Con su insensibilidad a la decoherencia, Las partículas de Majorana podrían convertirse en bloques de construcción estables de computadoras cuánticas. El problema es que solo ocurren en circunstancias muy especiales. Ahora, Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers han logrado fabricar un componente que puede albergar las partículas buscadas.

Los investigadores de todo el mundo están luchando por construir computadoras cuánticas. Uno de los grandes desafíos es superar la sensibilidad de los sistemas cuánticos a la decoherencia, el colapso de las superposiciones. Por lo tanto, una pista dentro de la investigación de la computadora cuántica es hacer uso de partículas de Majorana, que también se denominan fermiones de Majorana. Microsoft, entre otras organizaciones, está explorando este tipo de computadora cuántica.

Los fermiones de Majorana son partículas muy originales, bastante diferente a los que componen los materiales que nos rodean. En términos muy simplificados, pueden verse como medio electrón. En una computadora cuántica, la idea es codificar información en un par de fermiones Majorana separados en el material, que debería, en principio, hacer que los cálculos sean inmunes a la decoherencia.

Entonces, ¿dónde se encuentran los fermiones de Majorana? En materiales de estado sólido, solo parecen ocurrir en lo que se conoce como superconductores topológicos. Pero un equipo de investigación de la Universidad Tecnológica de Chalmers se encuentra ahora entre los primeros del mundo en informar que en realidad han fabricado un superconductor topológico.

"Nuestros resultados experimentales son consistentes con la superconductividad topológica, "dice Floriana Lombardi, profesor del Laboratorio de Física de Dispositivos Cuánticos de Chalmers.

Para crear su superconductor no convencional, empezaron con lo que se llama un aislante topológico hecho de telururo de bismuto, Bi ₂ Te ₃ . Un aislante topológico conduce la corriente de una forma muy especial en la superficie. Los investigadores colocaron una capa de aluminio, un superconductor convencional, encima, que conduce corriente completamente sin resistencia a bajas temperaturas.

"El par de electrones superconductores luego se filtran al aislante topológico, que también se convierte en superconductor, "explica Thilo Bauch, profesor asociado en física de dispositivos cuánticos.

Sin embargo, Todas las mediciones iniciales indicaron que solo tenían una superconductividad estándar inducida en el Bi ₂ Te ₃ aislante topológico. Pero cuando volvieron a enfriar el componente más tarde, repetir rutinariamente algunas mediciones, la situación cambió repentinamente:las características de los pares superconductores de electrones variaron en diferentes direcciones.

"Y eso no es compatible en absoluto con la superconductividad convencional. Ocurrieron cosas inesperadas y emocionantes, "dice Lombardi.

A diferencia de otros equipos de investigación, El equipo de Lombardi utilizó platino para ensamblar el aislante topológico con el aluminio. Los ciclos de enfriamiento repetidos dieron lugar a tensiones en el material, lo que provocó que la superconductividad cambiara sus propiedades. Después de un intenso período de análisis, los investigadores establecieron que probablemente habían logrado crear un superconductor topológico.

"Para aplicaciones prácticas, el material es de interés principalmente para quienes intentan construir una computadora cuántica topológica. Queremos explorar la nueva física oculta en los superconductores topológicos; este es un nuevo capítulo de la física, "Dice Lombardi.

Los resultados se publicaron recientemente en Comunicaciones de la naturaleza en un estudio titulado "Superconductividad no convencional inducida en los estados superficiales de Bi ₂ Te ₃ aislante topológico ".