La caja marca el lugar del punto de Dirac de los estados de la superficie:la estructura electrónica de la superficie interroga la relación entre la superconductividad y la topología. Los científicos observaron estados de superficie de espín polarizado en el superconductor bismuto paladio no centrífugo (BiPd). La observación proporciona información valiosa para orientar las búsquedas futuras de superconductores topológicos, que son arquitecturas prometedoras para tecnologías de computación e información cuántica. Crédito:Departamento de Energía de EE. UU.
Cuando se trata de algo completamente nuevo, más rápido, ordenadores más potentes, Los fermiones de Majorana pueden ser la respuesta. Estas partículas hipotéticas pueden hacer un mejor trabajo que los bits cuánticos convencionales (qubits) de luz o materia. ¿Por qué? Debido a la forma espeluznante en que los fermiones de Majorana interactúan entre sí a distancia. Cuando dos fermiones interactúan, suelen disipar energía, mientras que dos Majoranas están entrelazados y conservan el estado cuántico. Pero, ¿dónde encontrar estas partículas únicas? Los científicos observaron un estado único en la superficie de un material superconductor hecho de partes iguales de bismuto y paladio. Si bien no albergaba los hipotéticos fermiones de Majorana durante mucho tiempo buscados, estimulará una mayor búsqueda de materiales que lo hagan, pavimentando un camino potencial para nuevas arquitecturas informáticas.
El estudio proporciona información vital sobre el origen de la superconductividad y la detección de Majoranas en los puntos de Dirac en la superficie en comparación con la masa. Sucesivamente, los resultados pueden ayudar, Un día, identificar fermiones de Majorana. Estas partículas podrían cambiar la forma en que diseñamos las computadoras cuánticas.
Dado su considerable potencial de aplicación, de la computación cuántica a las tecnologías de la información, Los superconductores nocentrosimétricos (NCS) han atraído un interés teórico y experimental significativo. En presencia de acoplamiento espín-órbita, estos materiales son candidatos potenciales para la superconductividad topológica que albergan estados de superficie de fermiones de Majorana protegidos. Sin embargo, evidencia de estados de superficie superconductores topológicos, y acoplamiento espín-órbita, en materiales NCS es escaso.
Este trabajo ha revelado la existencia de estados de superficie con espín polarizado en el material NCS BiPd, proporcionando una visión única de la estructura electrónica e identificando un camino potencial hacia los estados de superficie del fermión esquivo de Marjorana. Los científicos llevaron a cabo un estudio sistemático de espectroscopía de fotoemisión de resolución de ángulo de alta resolución (ARPES) y ARPES de resolución de espín de las propiedades electrónicas y de espín en el estado normal de este superconductor.
La energía fotónica detallada, mediciones ARPES dependientes de la temperatura y resueltas por espín, complementado con cálculos de estructura electrónica de primeros principios, demostró la presencia de estados de superficie con mayor energía de enlace con la ubicación del punto de Dirac en alrededor de 700? meV por debajo del nivel de Fermi. Si bien estos resultados niegan la existencia de superconductividad topológica en BiPd, proporcionan información crítica para identificar, y en el tiempo controlando a través de puertas eléctricas, Estados superficiales topológicamente protegidos en materiales NCS que podrían crear una nueva clase de dispositivos cuánticos basados en fermiones de Majorana.
