Investigadores del Instituto Max Planck para la Estructura y Dinámica de la Materia (MPSD) en Hamburgo, la Universidad RWTH Aachen (ambas en Alemania) y el instituto Flatiron en los EE. UU. han revelado que las posibilidades creadas al apilar dos hojas de material atómicamente delgado una encima de la otra en un giro son incluso mayores de lo esperado.

Los cuatro científicos examinaron el seleniuro de germanio (GeSe), un material con una celda unitaria rectangular, en lugar de centrarse en celosías con simetrías de tres o seis veces como el grafeno o WSe ₂ . Al combinar cálculos de grupos de renormalización de matriz de densidad y ab-initio a gran escala, los investigadores demostraron que el patrón de interferencia de Moiré creará cables paralelos de sistemas unidimensionales correlacionados. Su trabajo ha sido publicado ahora en Comunicaciones de la naturaleza .

Esto amplía considerablemente el alcance de las estructuras realizables utilizando la física de torsión de Moiré y proporciona una incursión en la desafiante cuestión de cómo un sistema correlacionado cruza de dos dimensiones a una. Debido a que las partículas no pueden cruzarse entre sí como lo harían en un contexto multidimensional, los sistemas unidimensionales son intrigantes, ya que las correlaciones conducen necesariamente a excitaciones colectivas.

Dante Kennes dice que el análisis combinado de los dos métodos numéricos arrojó grandes resultados:"Pudimos clasificar el diagrama de fases de dos hojas de GeSe retorcidas y encontramos una plétora de fases realizables de la materia, incluidos los aislantes Mott correlacionados y la llamada fase líquida de Luttinger, lo que revela que la física desafía nuestra imagen de partículas independientes de manera fundamental ". Lede Xian agrega:" Establecimos Twisted GeSe como una plataforma emocionante para comprender la física 1D fuertemente correlacionada y el cruce de una a dos dimensiones de una manera altamente sintonizable y experimentalmente accesible ".

Esta investigación abre muchas direcciones futuras. Un enfoque particularmente intrigante es sustituir elementos en GeSe para lograr un mayor acoplamiento espín-órbita. Martin Claassen, del Centro de Física Cuántica Computacional del Instituto Flatiron, señala:"El acoplamiento de un sistema de este tipo a un sustrato superconductor daría como resultado modos de borde Majorana protegidos topológicamente en las condiciones adecuadas". Esos estados son particularmente importantes ya que podrían usarse como los llamados qubits; el equivalente cuántico de un bit clásico, que es el edificio computacional fundamental.

Por lo tanto, la capacidad de crear muchos cables Moiré paralelos con Majoranas unidas en sus extremos revela un intrigante camino futuro para desbloquear la computación cuántica topológica de una manera naturalmente escalable. Ángel Rubio, el director del departamento de Teoría del MPSD, concluye:"El presente trabajo proporciona información valiosa sobre cómo se pueden utilizar materiales retorcidos 2-D para crear propiedades bajo demanda en materiales cuánticos".