Un equipo multiinstitucional de científicos de Estados Unidos, dirigido por el físico Peng Wei de la Universidad de California en Riverside, ha desarrollado un nuevo material superconductor que podría utilizarse potencialmente en la computación cuántica y un candidato podría ser un “superconductor topológico”.
La topología es la matemática de la forma. Un superconductor topológico utiliza el estado deslocalizado de un electrón o un hueco (un hueco se comporta como un electrón con carga positiva) para transportar información cuántica y procesar datos de forma robusta.
Los investigadores informan hoy. Avances en la ciencia que combinaron telurio trigonal con un superconductor en estado superficial producido en la superficie de una fina película de oro. El telurio trigonal es un material gris, lo que significa que no se puede superponer en su imagen especular como nuestras manos izquierda y derecha. El telurio trigonal tampoco es magnético. Sin embargo, los investigadores observaron estados cuánticos en la interfaz que alberga polarizaciones de espín bien definidas. La polarización de espín permite que la excitación se utilice potencialmente para crear un bit cuántico de espín, o qubit.
“Al crear una interfaz muy limpia entre el material quiral y el oro, desarrollamos una interfaz superconductora bidimensional”, dijo Wei, profesor asociado de física y astronomía. “El superconductor de interfaz es único porque reside en un entorno donde la energía de giro es seis veces mayor que la de los superconductores convencionales”.
Los investigadores observaron que el superconductor de interfaz sufre una transición bajo el campo magnético y es más fuerte en un campo alto que en un campo bajo, lo que sugiere una transición a un “superconductor triplete”, que es más estable bajo un campo magnético.
Además, a través de una colaboración con científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, los investigadores demostraron que un superconductor de este tipo, compuesto por películas delgadas de oro y niobio heteroestructuradas, puede formar naturalmente defectos materiales como los óxidos de niobio que suprimen las fuentes de interacción, un desafío común para el niobio. superconductores. Demostraron que los superconductores pueden convertirse en resonadores de microondas de baja pérdida y alta calidad, con una calidad de hasta 1 millón.
Según la multinacional tecnológica IBM, la nueva tecnología tiene aplicaciones en la computación cuántica, un campo que aprovecha la mecánica cuántica para resolver problemas complejos que las computadoras o supercomputadoras clásicas no pueden resolver o no pueden resolver con la suficiente rapidez.
“Lo logramos utilizando un material que es un orden de magnitud más delgado que los materiales típicamente utilizados en la industria de la computación cuántica”, dijo Wei. “Los resonadores de microondas de baja pérdida son componentes clave de la computación cuántica y podrían conducir a qubits superconductores de baja pérdida. Uno de los mayores desafíos en la computación cuántica es reducir la decoherencia, o pérdida de información cuántica, en los sistemas de qubit”.
La decoherencia ocurre cuando un sistema cuántico interactúa con su entorno, lo que hace que la información del sistema se mezcle con el entorno. La decoherencia es un desafío para comprender las computadoras cuánticas.
A diferencia de los métodos anteriores que requerían materiales magnéticos, el nuevo enfoque de los investigadores utiliza materiales no magnéticos para una interfaz más limpia.
“Nuestro material puede ser un candidato prometedor para el desarrollo de componentes de computación cuántica más escalables y fiables”, afirmó Wei.
Wei fue reclutado para la investigación por sus estudiantes de posgrado en la UCR.
El artículo se titula “Firmas de una interfaz activa por espín y un campo Zeeman localmente mejorado en una heteroestructura de material quiral superconductor”.
La contribución de la UCR al proyecto de investigación fue financiada por un premio NSF CAREER para Wei, una subvención NSF Convergence Accelerator Track-C compartida por la UCR y el MIT, y un fondo Lincoln Labline compartido por la UCR y el MIT.
La tecnología ha sido divulgada a la Oficina de Asociaciones Tecnológicas de la UCR y se ha presentado una patente provisional.
La Universidad de California en Riverside es una universidad de investigación doctoral, un laboratorio viviente para investigaciones innovadoras sobre temas importantes para las comunidades del interior del sur de California, el estado y todo el mundo. Como reflejo de la cultura diversa de California, la matrícula de la UCR supera los 26,000 estudiantes. El campus abrió una escuela de medicina en 2013 y llega al corazón del Valle de Coachella a través del UCR Palm Desert Center. El campus tiene un impacto anual de más de $2.7 mil millones en la economía estadounidense. Para obtener más información, visite www.ucr.edu.
