Los científicos del Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU. Han descubierto que la aplicación de movimiento vibratorio de manera periódica puede ser la clave para evitar la disipación de los estados electrónicos deseados que harían posible la computación cuántica avanzada y la espintrónica.
Algunos materiales topológicos son aislantes en su forma masiva, pero poseen un comportamiento de conducción de electrones en sus superficies. Si bien las diferencias en el comportamiento de estos electrones superficiales es lo que hace que estos materiales sean tan prometedores para aplicaciones tecnológicas, también presenta un desafío: no controladoLas interacciones entre los electrones de la superficie y los estados del material a granel pueden hacer que los electrones se dispersen fuera de orden, lo que lleva a la llamada "descomposición topológica". No están protegidos por ninguna simetría "espontánea".
"Los aisladores topológicos que pueden mantener una corriente persistente de giro en sus superficies que no se descompone se denominan 'simetría protegida', y ese estado es convincente para múltiples conceptos revolucionarios de dispositivos en computación cuántica y espintrónica", dijo Jigang Wang, AmesFísico de laboratorio y profesor de la Universidad Estatal de Iowa. "Pero el desglose topológico debido al acoplamiento superficie-volumen es un problema científico y de ingeniería de larga data".
Wang y sus colegas investigadores adoptaron un enfoque paradójico, llamado estabilización dinámica, aplicando un campo eléctrico de terahercios para impulsar vibraciones atómicas periódicas, es decir, coherencia vibratoria, en el modelo de aislante topológico bismuto-selenio Bi2Se3. Estas "fluctuaciones" adicionales realmente mejoraronestados topológicos protegidos, haciendo que las excitaciones electrónicas duraran más.
Una analogía de tal estabilización dinámica es el péndulo de Kapitza impulsado periódicamente, conocido por el Premio Nobel Peter Kapitza, donde se logra una orientación invertida, pero estable, imponiendo una vibración de frecuencia suficientemente alta de su punto de pivote. De manera similar,Se puede lograr una estabilización dinámica adicional mediante movimientos cuánticos periódicos de la red.
"Demostramos la estabilización dinámica en materia topológica como una nueva perilla de sintonización universal, que puede usarse para reforzar el transporte cuántico protegido", dijo Wang, quien cree que el descubrimiento tiene consecuencias de largo alcance para el uso de estos materiales para muchos científicosy disciplinas tecnológicas, como aplicaciones de comunicación e información cuánticas tolerantes a trastornos y electrónica cuántica de ondas de luz basadas en espín.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Ames . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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