En un estudio publicado en Nature El 8 de junio, un equipo de investigación conjunto dirigido por el profesor Gao Hongjun del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China (CAS) informó la observación de una red Majorana-modo cero (MZM) ordenada y ajustable a gran escala en el superconductor LiFeAs a base de hierro, que proporciona un nuevo camino hacia la futura computación cuántica topológica.

Los MZM son estados ligados de energía cero confinados en los defectos topológicos de los cristales, como defectos de línea y vórtices inducidos por campos magnéticos. Se caracterizan por microscopía/espectroscopía de tunelización de barrido (STM/S) como picos de conductancia de polarización cero. Obedecen a estadísticas no abelianas y se consideran componentes básicos para el cálculo cuántico topológico futuro.

Se han observado MZM en varios superconductores a base de hierro topológicamente no triviales, como Fe (Te_0.55 Se_0.45) , (Li_0.84 Fe_0.16 )OHFeSe y CaKFe₄ Como₄ . Sin embargo, estos materiales tienen problemas con el desorden inducido por la aleación, las redes de vórtice incontrolables y desordenadas y el bajo rendimiento de los vórtices topológicos, todo lo cual dificulta su estudio y aplicación posteriores.

En este estudio, los investigadores observaron la formación de una red MZM ordenada y sintonizable en el superconductor LiFeAs naturalmente tenso. Usando STM/S equipado con campos magnéticos, los investigadores encontraron que la tensión local existe naturalmente en LiFeAs. La deformación produce rayas de onda de densidad de carga biaxial (CDW) a lo largo de las direcciones Fe-Fe y As-As, con vectores de onda de λ1~2,7 nm y λ₂ ~24,3 nm. El CDW con vector de onda λ₂ muestra una fuerte modulación en la superconductividad de LiFeAs.

Bajo un campo magnético perpendicular a la superficie de la muestra, los vórtices emergen y se ven obligados a alinearse exclusivamente a lo largo de las franjas de As-As CDW, formando una red ordenada. La simetría reducida del cristal conduce a un cambio drástico en las estructuras de bandas topológicas en el nivel de Fermi, transformando así los vórtices en vórtices topológicos que albergan MZM y forman una red MZM ordenada. Además, la densidad y la geometría de la red MZM se pueden ajustar mediante un campo magnético externo. Los MZM comienzan a acoplarse entre sí bajo campos magnéticos intensos.

Esta observación de una red MZM sintonizable, ordenada y a gran escala en LiFeAs amplía la familia MZM que se encuentra en los superconductores a base de hierro, lo que proporciona una plataforma prometedora para manipular y trenzar MZM en el futuro, según los investigadores.

Estos hallazgos pueden arrojar luz sobre el estudio de la computación cuántica topológica utilizando superconductores a base de hierro. + Explora más

Superconductividad topológica de orden superior en superconductor monocapa a base de hierro