Los investigadores estudian las complejidades de los superconductores con la esperanza de apoyar el desarrollo de los ordenadores cuánticos

Crédito: Canadian Light Source

Ryan Day estudia los superconductores. Son materiales que conducen la electricidad a la perfección, sin perder energía por el calor y la resistencia. En concreto, el científico de la Universidad de California en Berkeley estudia cómo los superconductores pueden coexistir con sus opuestos; materiales aislantes que detienen el flujo de electrones.

Los materiales que combinan estos dos estados opuestos, llamados superconductores topológicos, son comprensiblemente extraños, difíciles de caracterizar y de diseñar, pero si se pudieran diseñar adecuadamente, podrían desempeñar un papel importante en la computación cuántica.

«Todos los ordenadores son propensos a cometer errores, y eso no es diferente cuando se pasa a la computación cuántica, simplemente se hace mucho más difícil de gestionar. La computación cuántica topológica es una de las plataformas que se cree que puede sortear muchas de las fuentes de error más comunes», dice Day, «pero la computación cuántica topológica requiere que fabriquemos una partícula que nunca se ha visto antes en la naturaleza».

Day acudió a la Canadian Light Source de la Universidad de Saskatchewan para utilizar la línea de luz QMSC, una instalación construida para explorar exactamente este tipo de cuestiones en materiales cuánticos. Las capacidades se desarrollaron bajo la dirección de Andrea Damascelli, director científico del Instituto de Materia Cuántica Stewart Blusson de la UBC, con quien Day era estudiante de doctorado en el momento de esta investigación.

«El QMSC se desarrolló para tener un control muy fino en un rango muy amplio de energías, de modo que se puede obtener información excepcionalmente precisa sobre los electrones mientras se mueven en todas las direcciones posibles», dijo Day.

Su experimento, realizado a temperaturas de unos 20 grados por encima del cero absoluto, pretendía resolver los resultados contradictorios de la investigación existente sobre superconductores con estados topológicos.

«Los experimentos que se habían hecho antes del nuestro eran realmente buenos, pero había algunas contradicciones en la literatura que debían entenderse mejor», explicó. La relativa novedad del campo, combinada con las inusuales propiedades que presentan los materiales en los rangos de energía utilizados para esta investigación, hacía difícil desentrañar lo que ocurría con los estados topológicos.

En sus experimentos, Day observó que los estados topológicos estaban incrustados en un gran número de otros estados electrónicos que inhiben al arseniuro de hierro y litio -el material superconductor que está estudiando- de mostrar superconductividad topológica. Basándose en sus mediciones en el CLS, ha propuesto que este problema puede evitarse simplemente estirando el material.

Los resultados de este trabajo, publicados en la revista Physical Review B, proporcionan una prueba más de que el arseniuro de hierro y litio admite estados topológicos en su superficie, lo que es clave para poder utilizar el material en la computación cuántica. También revela los posibles retos de la ingeniería de materiales para estas aplicaciones, un área para futuras investigaciones.

«Al hacer estos experimentos, podemos entender este material de una manera mucho mejor y empezar a pensar en cómo podemos realmente hacer uso de él, y luego, con suerte, alguien construye un ordenador cuántico con él y todo el mundo gana».


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Más información:
R. P. Day et al, Three-dimensional electronic structure of LiFeAs, Physical Review B (2022). DOI: 10.1103/PhysRevB.105.155142

Proporcionado por
Fuente de luz canadiense

Cita:
Los investigadores investigan los entresijos de los superconductores con la esperanza de apoyar el desarrollo de los ordenadores cuánticos (2022, 22 de junio)
recuperado el 22 de junio de 2022
en https://phys.org/news/2022-06-intricacies-superconductors-quantum.html

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