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TECHNOLOGY Nuevo paso hacia los cúbits topológicos de grafeno Experimentos realizados en la Universidad Autónoma de Madrid han demostrado que el magnetismo y la superconductividad pueden coexistir en el grafeno, generando un estado exótico llamado Yu-Shiva-Rusinov. Los resultados abren la puerta a la creación de cúbits o bits cuánticos basados en este material, claves para el futuro de la computación cuántica topológica. SINC 15/6/2021 13:13 CEST La isla triangular de plomo hace al grafeno superconductor. Al mismo tiempo, se introducen momentos magnéticos utilizando fronteras de grano existentes de forma natural en grafeno. Cuando coexisten la superconductividad y el magnetismo, se genera un estado exótico Yu-Shiva- Rusinov. La imagen (girada) ha sido seleccionada como portada de la revista Advanced Materials. / Advanced Materials En el mundo cuántico, los electrones pueden agruparse para comportarse de formas fascinantes, interviniendo en fenómenos como el cotidiano magnetismo (fenómenos mediados por campos magnéticos habituales en nuestros dispositivos electrónicos) y la más
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rara superconductividad (capacidad de algunos materiales para conducir la
corriente eléctrica sin resistencia ni pérdidas en determinadas condiciones).
Estos dos comportamientos a menudo son antagonistas: la existencia de
uno tiende a destruir la del otro.
Los esfuerzos de muchos investigadores se centran en encontrar materiales
donde estos dos estados cuánticos opuestos puedan coexistir
artificialmente, ya que esto generaría un extraño estado llamado Yu-Shiba-
Rusinov, el cual puede usarse para fabricar cúbits topológicos, que son la
clave para los futuros ordenadores cuánticos.
Experimentos realizados en el centro IFIMAC de la
Universidad Autónoma de Madrid han
demostrado que el magnetismo y la
superconductividad pueden coexistir en el grafeno,
lo que abre el camino a la creación de cúbits o bits
cuánticos basados en este material
Ahora, un trabajo liderado por investigadores del centro IFIMAC en la
Universidad Autónoma de Madrid (UAM), con la colaboración de la
Universidad Aalto (Finlandia), el CNRS (Francia) y el INL (Portugal), ha
demostrado experimentalmente que el magnetismo y la superconductividad
pueden coexistir en el grafeno.
El trabajo, que apareció recientemente en la portada la revista Advanced
Materials, describe cómo los investigadores, mediante un microscopio de
efecto túnel, lograron visualizar por primera vez estados de Yu-Shiba-Rusinov
en grafeno, abriendo un camino hacia bits cuánticos topológicos basados en
este material.
En palabras del investigador Iván Brihuega, que lidera el grupo de la UAM
donde se han realizado los experimentos, “esos estados proporcionan un
punto de partida para poder finalmente crear cúbits topológicos de grafeno,
revelando el potencial del grafeno como plataforma para la computación
cuántica topológica”.TECHNOLOGY
La topología es una rama de las matemáticas que permite describir cómo
materiales muy finos pueden, paso a paso, experimentar extraños cambios
gobernados por leyes cuánticas. Sus aplicaciones se extienden al campo de
los superconductores y la electrónica. Los materiales topológicos cogieron
notoriedad al recibir el Premio Nobel de Física en 2016 .
Grafeno en la futura computación cuántica
Respecto a los cúbits topológicos, proporcionan la base para la computación
cuántica topológica, un tipo de computación cuántica mucho menos
sensible a las interferencias externas. Sin embargo, su diseño y control ha
sido hasta ahora un problema crítico, debido a la dificultad de encontrar
materiales capaces de albergar estados de Yu-Shiba-Rusinov. En la
búsqueda estos materiales, los investigadores han recurrido al grafeno.
Los cúbits topológicos proporcionan la base para la
computación cuántica topológica, una clase mucho
menos sensible a las interferencias externas
El grafeno, formado por una sola capa de átomos de carbono, representa un
material común y altamente controlable que ha emergido como claves para
las tecnologías cuánticas. Sin embargo, en su estado químicamente puro no
es magnético ni superconductor, que son los dos ingredientes principales
necesarios para construir los bits cuánticos topológicos basados en estados
de Yu-Shiba-Rusinov.
Para superar este escollo, los autores introdujeron la superconductividad en
el grafeno mediante su acoplamiento con islas de plomo de tamaño
nanométrico, y utilizaron las fronteras de grano, formadas naturalmente
entre regiones de grafeno de diferentes orientaciones cristalográficas, como
fuente de momentos magnéticos locales.TECHNOLOGY
Imagen de microscopía de efecto túnel de una de las muestras de grafeno utilizadas en el
experimento. Las islas de plomo de forma triangular (en azul) se forman sobre la superficie del
grafeno (en rojo), induciendo la superconductividad en este material. En la imagen también se
observan varias fronteras de grano, que introducen momentos magnéticos en el grafeno. La
imagen está medida a -270ºC / Cortés-del Río et al.
Referencia:
Cortés‐del Río, E., Lado, J.L., Cherkez, V., Mallet, P., Veuillen, J.Y.,
Cuevas, J.C., Gómez‐Rodríguez, J.M., Fernández‐Rossier, J., Brihuega,
I. Observation of Yu-Shiba-Rusinov states in superconducting
graphene. Advanced Materials, 2021.
Copyright: Creative Commons.
TAGS GRAFENO MAGNETISMO SUPERCONDUCTIVIDAD TOPOLOGÍA
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