Por primera vez, un grupo de investigadores de la Universidad Complutense de Madrid, IBM, ETH Zúrich, El MIT y la Universidad de Harvard han observado fases topológicas de materia de estados cuánticos bajo la acción de la temperatura o ciertos tipos de imperfecciones experimentales. El experimento se realizó utilizando un simulador cuántico en IBM.

Los simuladores cuánticos fueron conjeturados por primera vez por el premio Nobel Richard Feynman en 1982. Las computadoras clásicas ordinarias son ineficientes para simular sistemas de partículas cuánticas que interactúan. Estos nuevos simuladores son genuinamente cuánticos y pueden controlarse con mucha precisión. Replican otros sistemas cuánticos que son más difíciles de manipular y cuyas propiedades físicas siguen siendo muy desconocidas.

En un artículo publicado en la revista Información cuántica , los investigadores describen el uso de un simulador cuántico con qubits superconductores en IBM para replicar materiales conocidos como aislantes topológicos a temperatura finita, y medir por primera vez sus fases cuánticas topológicas.

Las fases topológicas de la materia representan un campo de investigación muy interesante y activo que está revolucionando la comprensión de la naturaleza y la ciencia de los materiales. El estudio de estas novedosas fases de la materia ha dado lugar a nuevos materiales como los aislantes topológicos, que se comportan como aislantes regulares a granel y como metales en los límites. Estas corrientes electrónicas de frontera tienen espín polarizado.

Desde el descubrimiento de la materia topológica, Los investigadores han buscado formas innovadoras de mantener sus propiedades a una temperatura finita. Trabajos teóricos previos de los investigadores de la Universidad Complutense propusieron una nueva fase cuántica topológica, la fase Uhmann, caracterizar estas fases de la materia en sistemas térmicos. La fase de Uhlmann permite a los investigadores generalizar las fases topológicas de la materia a sistemas con temperatura.

Los resultados representan la primera medición de fases cuánticas topológicas con temperatura, y avanzar en la síntesis y el control de la materia topológica utilizando tecnologías cuánticas. Entre otras aplicaciones, La materia cuántica topológica podría usarse como hardware para futuras computadoras cuánticas debido a su robustez intrínseca contra errores. Los resultados experimentales presentados en este trabajo muestran cómo estas fases cuánticas topológicas también pueden ser robustas frente a los efectos de la temperatura.