El defecto, encontrado por investigadores de las Universidades de Manchester y Cambridge utilizando un material delgado llamado nitruro de boro hexagonal (hBN), demuestra la coherencia del espín, una propiedad mediante la cual un espín electrónico puede retener información cuántica, en condiciones ambientales. También descubrieron que estos giros se pueden controlar con luz.

Hasta ahora, sólo unos pocos materiales de estado sólido han podido hacer esto, lo que supone un importante paso adelante en las tecnologías cuánticas.

Los hallazgos, publicados en Nature Materials , confirman además que la coherencia de espín accesible a temperatura ambiente es más larga de lo que los investigadores inicialmente imaginaron que podría ser.

Carmem M. Gilardoni, coautora del artículo y becaria postdoctoral en el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge, donde se llevó a cabo la investigación, dijo:"Los resultados muestran que una vez que escribimos un cierto estado cuántico en el espín de estos electrones, esta información se almacena durante ~1 millonésima de segundo, lo que convierte a este sistema en una plataforma muy prometedora para aplicaciones cuánticas.

"Esto puede parecer corto, pero lo interesante es que este sistema no requiere condiciones especiales:puede almacenar el estado cuántico de espín incluso a temperatura ambiente y sin necesidad de imanes grandes".

El nitruro de boro hexagonal (hBN) es un material ultrafino formado por capas apiladas de un átomo de espesor, algo así como hojas de papel. Estas capas se mantienen unidas por fuerzas entre moléculas, pero a veces hay pequeños defectos entre estas capas llamados "defectos atómicos", similares a un cristal con moléculas atrapadas en su interior. Estos defectos pueden absorber y emitir luz que podemos ver y también pueden actuar como trampas locales para electrones.

Debido a los defectos del hBN, los científicos ahora pueden estudiar cómo se comportan estos electrones atrapados, en particular la propiedad de espín, que permite a los electrones interactuar con campos magnéticos. También pueden controlar y manipular los espines de los electrones utilizando luz dentro de estos defectos a temperatura ambiente, algo que nunca se había hecho antes.

La Dra. Hannah Stern, primera autora del artículo e investigadora de la Royal Society University y profesora en la Universidad de Manchester, dijo:"Trabajar con este sistema nos ha puesto de relieve el poder de la investigación fundamental de nuevos materiales. En cuanto al sistema hBN , como campo, podemos aprovechar la dinámica del estado excitado en otras plataformas materiales nuevas para su uso en futuras tecnologías cuánticas.

"Cada nuevo sistema prometedor ampliará el conjunto de herramientas de materiales disponibles, y cada nuevo paso en esta dirección avanzará en la implementación escalable de tecnologías cuánticas".

El profesor Richard Curry añadió:"La investigación de materiales para tecnologías cuánticas es fundamental para respaldar las ambiciones del Reino Unido en esta área. Este trabajo representa otro gran avance de un investigador de la Universidad de Manchester en el área de materiales para tecnologías cuánticas, fortaleciendo aún más la comunidad internacional. impacto de nuestro trabajo en este campo."

Aunque queda mucho por investigar antes de que esté lo suficientemente maduro para aplicaciones tecnológicas, el hallazgo allana el camino para futuras aplicaciones tecnológicas, particularmente en tecnología de detección.

Los científicos todavía están descubriendo cómo hacer que estos defectos sean aún mejores y más confiables y actualmente están investigando hasta qué punto pueden extender el tiempo de almacenamiento del espín. También están investigando si pueden optimizar los parámetros del sistema y del material que son importantes para las aplicaciones de tecnología cuántica, como la estabilidad del defecto en el tiempo y la calidad de la luz emitida por este defecto.