Los físicos de la Universidad de California, Irvine y otros lugares han fabricado nuevos materiales cuánticos bidimensionales con atributos eléctricos y magnéticos innovadores que podrían convertirlos en bloques de construcción de futuras computadoras cuánticas y otros dispositivos electrónicos avanzados.
En tres estudios separados que aparecen este mes en Naturaleza , Avances científicos y Materiales de la naturaleza , investigadores y colegas de la UCI de UC Berkeley, el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, la Universidad de Princeton, la Universidad de Fudan y la Universidad de Maryland exploraron la física detrás de los estados bidimensionales de nuevos materiales y determinaron que podían llevar las computadoras a nuevas alturas de velocidad ypoder.
Los hilos comunes que atraviesan los documentos son que la investigación se lleva a cabo a temperaturas extremadamente frías y que los portadores de señal en los tres estudios no son electrones, como con las tecnologías tradicionales basadas en silicio, sino fermiones Dirac o Majorana, partículas sinmasa que se mueve a casi la velocidad de la luz.
"Finalmente, podemos tomar teorías exóticas de alta gama en física y hacer algo útil", dijo el profesor asociado de física y astronomía de la UCI, Jing Xia, autor correspondiente en dos de los estudios. "Estamos explorando la posibilidad dehaciendo computadoras cuánticas topológicas [actualmente teóricas] para los próximos 100 años "
Uno de los desafíos clave de dicha investigación es manejar y analizar muestras de material minúsculo, de solo dos átomos de espesor, varias micras de largo y unas pocas micras de ancho. El laboratorio de Xia en UCI está equipado con un microscopio de interferómetro Sagnac de fibra óptica que él construyó.El único otro que existe es en la Universidad de Stanford, reunido por Xia cuando era un estudiante graduado allí. Llamándolo el microscopio magnético más sensible del mundo, Xia lo compara con un telescopio que un ornitólogo en Irvine podría usar para inspeccionar.El ojo de un pájaro en Nueva York.
"Esta máquina es la herramienta de medición ideal para estos descubrimientos", dijo el estudiante graduado de la UCI Alex Stern, autor principal de dos de los documentos. "Es la forma más precisa de medir ópticamente el magnetismo en un material".
En un estudio que se publicará el 24 de abril en Naturaleza , los investigadores detallan su observación, a través del interferómetro Sagnac, del magnetismo en una escama microscópica de telururo de cromo germanio. El compuesto, que crearon, fue visto a menos 387 grados Fahrenheit. CGT es un primo de grafeno, unpelícula de carbono atómico supertina. Desde su descubrimiento, el grafeno se ha considerado un reemplazo potencial para el silicio en las computadoras de próxima generación y otros dispositivos debido a la velocidad a la que las señales electrónicas se deslizan a través de su superficie casi perfectamente plana.
Pero hay un problema: ciertos componentes de la computadora, como la memoria y los sistemas de almacenamiento, deben estar hechos de materiales que tengan propiedades electrónicas y magnéticas. Graphene tiene lo primero pero no lo segundo. CGT tiene ambos.
Su laboratorio también usó el interferómetro Sagnac para un estudio publicado en Avances científicos examinando lo que sucede en el momento preciso en que el bismuto y el níquel entran en contacto entre sí, nuevamente a una temperatura muy baja en este caso, menos 452 grados Fahrenheit. Xia dijo que su equipo encontró en la interfaz entre los dos metales"Un superconductor exótico que rompe la simetría de inversión de tiempo".
"Imagine que retrocede el reloj y una taza de té rojo se vuelve verde. ¿No sería eso un té muy exótico? Esto es realmente exótico para los superconductores", dijo. "Y es la primera vez que se observa en 2-D materiales "
Los portadores de señal en este superconductor 2-D son fermiones Majorana, que podrían usarse para una operación de trenzado que los teóricos creen que es vital para la computación cuántica.
"El problema ahora es tratar de lograr esto a temperaturas normales", dijo Xia. El tercer estudio es prometedor para superar ese obstáculo.
En 2012, el laboratorio de Xia entregó a la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa un oscilador de radiofrecuencia construido alrededor de hexaboruro de samario. La sustancia es un aislante en el interior pero permite que la corriente portadora de señal hecha de fermiones Dirac fluya libremente en su 2-D superficie.
Usando un aparato especial construido en el laboratorio de Xia, también uno de los dos únicos en el mundo, los investigadores de UCI aplicaron tensión de tracción a la muestra de hexaboruro de samario y lo demostraron en el Materiales de la naturaleza estudie que podrían estabilizar el estado de la superficie 2-D a menos 27 grados Fahrenheit.
"Lo creas o no, hace más calor que algunas partes de Canadá", bromeó Xia. "Este trabajo es un gran paso hacia el desarrollo de futuras computadoras cuánticas a casi la temperatura ambiente".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Irvine . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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