Ilustración a:Gráfico que muestra los tres materiales combinados para formar el nuevo material. Al es aluminio:el superconductor, EuS es la nueva incorporación, sulfuro de europio - el ferromagnet, e InAs es arseniuro de indio, el semiconductor. En combinación, permiten la existencia de los modos cero deseados de Majorana, permitiendo que el dispositivo de cable cuántico sea un componente integral en una computadora cuántica topológica. Ilustración b:micrografía electrónica que muestra el cable (azul / gris), entre electrodos de puerta (amarillo). La puerta es necesaria para controlar la densidad de los electrones, y los electrones hacen un túnel a través del cable desde la fuente (polarización). La mayor ventaja de este sistema es el hecho de que un gran campo magnético se ha hecho superfluo, ya que un campo magnético podría tener efectos negativos potenciales en otros componentes cercanos. En otras palabras, este resultado ha hecho que la aplicación real sea mucho más probable. La longitud del cable en la ilustración es de 2 micrómetros =0,002 milímetros y el grosor de 100 nanómetros =0,0001 milímetros. Crédito:Universidad de Copenhague
Investigadores del Laboratorio de Materiales Cuánticos de Microsoft y la Universidad de Copenhague, trabajando en estrecha colaboración, han logrado realizar un material importante y prometedor para su uso en una futura computadora cuántica. Para este fin, los investigadores tienen que crear materiales que contengan la delicada información cuántica y la protejan de la decoherencia.
Los llamados estados topológicos parecen mantener esta promesa, pero uno de los desafíos ha sido que se tuvo que aplicar un gran campo magnético. Con el nuevo material, se ha hecho posible realizar estados topológicos sin el campo magnético. "El resultado es uno de los muchos nuevos desarrollos necesarios antes de que se realice una computadora cuántica real, pero en el camino una mejor comprensión de cómo funcionan los sistemas cuánticos, y podría aplicarse a la medicina, catalizadores o materiales, serán algunos de los efectos secundarios positivos de esta investigación, "Explica el profesor Charles Marcus. El artículo científico ahora se publica en Física de la naturaleza
Los estados topológicos son prometedores, pero hay muchos desafíos en el camino
Los estados topológicos en los sistemas de materia condensada han generado una inmensa emoción y actividad en la última década, incluido el Premio Nobel de Física 2016. Existe una tolerancia a fallos natural de los llamados modos cero de Majorana, lo que hace que los estados topológicos sean ideales para la computación cuántica. Pero el progreso en la realización de los modos cero topológicos de Majorana se ha visto obstaculizado por el requisito de grandes campos magnéticos para inducir la fase topológica, lo que tiene un costo:el sistema debe operarse en el orificio de un imán grande, y cada segmento topológico debe estar alineado con precisión a lo largo de la dirección del campo.
Los nuevos resultados informan una firma clave de superconductividad topológica, pero ahora en ausencia de un campo magnético aplicado. Una fina capa del material sulfuro de europio (EuS), cuyo magnetismo interno se alinea naturalmente con el eje del nanoalambre e induce un campo magnético efectivo (más de diez mil veces más fuerte que el campo magnético de la Tierra) en los componentes superconductores y semiconductores, parece suficiente para inducir la fase superconductora topológica.
El profesor Charles Marcus explica el progreso de esta manera:"La combinación de tres componentes en un solo cristal:semiconductor, superconductor, El aislante ferromagnético, un triple híbrido, es nuevo. Es una gran noticia que forme un superconductor topológico a baja temperatura. Esto nos da un nuevo camino para hacer componentes para la computación cuántica topológica, y ofrece a los físicos un nuevo sistema físico para explorar ".
Los nuevos resultados pronto se aplicarán a la ingeniería del qubit.
El siguiente paso será aplicar estos resultados para acercarnos a la realización del qubit de trabajo real. Hasta ahora, los investigadores han trabajado en la física y ahora están a punto de embarcarse en la ingeniería de un dispositivo real. Este dispositivo, el qubit, es esencialmente para una computadora cuántica lo que el transistor es para la computadora ordinaria que conocemos hoy. Es la unidad que realiza los cálculos, pero aquí es donde termina la comparación. El potencial para el rendimiento de una computadora cuántica es tan grande que hoy en día ni siquiera somos capaces de imaginar las posibilidades.
