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Violation des lois de Kirchhoff pour un circuit RC quantique : une nouvelle quantification de la résistance.
Quelle est l’impédance d’un circuit quantique cohérent formé de l’association en série d’une résistance et d’une capacité dont on connaît séparément les valeurs R et C ? Selon les lois classiques qui régissent les circuits, l’impédance attendue est tout simplement la somme des impédances en vertu des lois de Kirchhoff. Celles-ci sont largement vérifiées et ce sont sur elles que repose la conception de tous nos circuits électroniques. Aussi la réponse est si banale que la question ne mériterait pas même d’être posée. Cependant, les chercheurs du groupe de physique mésoscopique du Laboratoire Pierre Aigrain (CNRS - CEA - Ecole Normale Supérieure) ont montré, dans la revue Science du 13 juillet 2006, un résultat totalement différent sur des nanostructures fabriquées au Laboratoire de Photonique et Nanostructures du CNRS. Si le circuit dans son ensemble est régi par les lois quantiques, c’est à dire si un électron entrant dans le circuit peut ressortir de celui-ci sans avoir interagi avec l’environnement classique, l’impédance mesurée diffère fortement de la somme des impédances, violant ainsi nos bonnes vieilles lois de Kirchhoff. Mais les chercheurs ont aussi montré un phénomène encore plus remarquable : sous certaines conditions la résistance prend une valeur universelle donnée par les constantes fondamentales h et e, plus précisément la moitié du quantum de résistance h/e2. Cette observation d’une nouvelle quantification de la résistance fait suite à celle observée en fort champ magnétique à Grenoble en 1980 par Klaus von Klitzing de l’Institut Max Planck lors de la découverte de l’effet Hall quantique qui lui valut le prix Nobel en 1985 puis à celle observée dans des fils balistiques indépendamment par David Wharram à Cambridge et Bart van Wees à Delft en 1988.
J. Gabelli, G. Fève, F.-M. Berroir, B. Plaçais, D.C. Glattli et al.,SciencExpress RE1126940/BPO/PHYSICS
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