Objetos cuánticos magnéticos en superconductores, los llamados "fluxons, "son particularmente adecuados para el almacenamiento y procesamiento de bits de datos. Los circuitos de computadora basados ​​en fluxons podrían funcionar con una velocidad significativamente mayor y disipar mucho menos calor. Los físicos que trabajan con Wolfgang Lang en la Universidad de Viena y sus colegas en el Johannes-Kepler- La Universidad de Linz ha desarrollado un "cartón de huevos cuántico" con un método novedoso y simple. Se dieron cuenta de una disposición estable y regular de cientos de miles de fluxons, un desarrollo revolucionario para circuitos basados ​​en fluxons. Los resultados aparecen en la revista Revisión física aplicada de la Sociedad Estadounidense de Física.

Acelerar el procesamiento de datos en las computadoras va de la mano con una mayor generación de calor, lo que limita el rendimiento de las computadoras rápidas. Por lo tanto, los investigadores buscan circuitos digitales basados ​​en superconductores, materiales que pueden transportar electricidad sin pérdida cuando se enfrían por debajo de una determinada temperatura crítica.

Objetos cuánticos magnéticos en superconductores

Dentro de un superconductor, un campo magnético solo puede existir en pequeñas piezas cuantificadas llamadas fluxones. Estos son especialmente adecuados para el almacenamiento y procesamiento de bits de datos. En un superconductor homogéneo, los fluxons están dispuestos en una celosía hexagonal. Usando nanotecnología moderna, Investigadores de la Universidad de Viena y la Universidad Johannes-Kepler-Linz han construido trampas artificiales para fluxons. Por medio de estas trampas, los fluxones son forzados a formar una formación predefinida.

La importancia del desequilibrio

Hasta ahora, los fluxones solo se pueden observar en un equilibrio termodinámico, es decir., en una disposición uniforme. "Si tratamos de apilar dos huevos uno encima del otro en un cartón de huevos y dejamos el hoyo adyacente vacío, el huevo rodaría rápidamente hasta un estado de equilibrio con exactamente un huevo en cada hoyo, "explica Wolfgang Lang de la Universidad de Viena. Desde el punto de vista del procesamiento de datos, sin embargo, el cartón de huevos completamente lleno contiene poca información y, por lo tanto, es inútil. Sería mucho más útil colocar los huevos en un patrón predefinido. De tal manera, por ejemplo, Los códigos QR reconocidos por los teléfonos inteligentes se pueden realizar en un cartón de huevos; obviamente, una gran cantidad de información.

A nanoescala, los investigadores han dado un paso importante al demostrar por primera vez un estado estable de no equilibrio de fluxones en una matriz de más de 180, 000 trampas artificiales. Dependiendo del campo magnético externo, los fluxons se organizan en zonas escalonadas en las que cada trampa no captura ningún fluxon, exactamente uno, o varios fluxons. "Incluso después de un período de días, hemos observado precisamente la misma disposición de fluxones, una estabilidad a largo plazo que es bastante sorprendente para un sistema cuántico, "dice Georg Zechner de la Universidad de Viena, el autor principal del estudio.

Nanopatrón de superconductores por haces de iones

"La irradiación con haz de iones enmascarado permite la fabricación de nanoestructuras en superconductores en un solo paso. Se puede aplicar de manera eficiente en el tiempo a grandes áreas, se puede aumentar a escala industrial y no requiere ningún proceso químico, ", dice Johannes D. Pedarnig, del Instituto de Física Aplicada de la Universidad Johannes-Kepler de Linz. Según la máscara que se utilice, virtualmente cualquier estructura deseada puede modelarse en el superconductor. Los científicos ahora están planeando nuevos experimentos en nanoestructuras más sofisticadas, que debe demostrar la transferencia sistemática de fluxons de una trampa a la siguiente. Este podría ser otro paso pionero hacia el desarrollo de circuitos informáticos rápidos basados ​​en fluxones.