Un equipo internacional formado por investigadores de la Universidad de Würzburg ha conseguido crear un estado especial de superconductividad. Este descubrimiento podría avanzar en el desarrollo de las computadoras cuánticas. Los resultados se publican en Nature Physics. .
Los superconductores son materiales que pueden conducir electricidad sin resistencia eléctrica, lo que los convierte en el material base ideal para componentes electrónicos en máquinas de resonancia magnética, trenes de levitación magnética e incluso aceleradores de partículas. Sin embargo, los superconductores convencionales se ven fácilmente alterados por el magnetismo. Un grupo internacional de investigadores ha logrado construir un dispositivo híbrido que consiste en un superconductor proximitizado estable mejorado por magnetismo y cuya función puede controlarse específicamente.
Combinaron el superconductor con un material semiconductor especial conocido como aislante topológico. "Los aisladores topológicos son materiales que conducen la electricidad por su superficie, pero no por su interior. Esto se debe a su estructura topológica única, es decir, a la disposición especial de los electrones", explica el profesor Charles Gould, físico del Instituto de Aisladores Topológicos de la Universidad de Würzburg (JMU). "Lo interesante es que podemos equipar aisladores topológicos con átomos magnéticos para que puedan ser controlados por un imán."
Los superconductores y los aislantes topológicos se acoplaron para formar la llamada unión Josephson, una conexión entre dos superconductores separados por una fina capa de material no superconductor. "Esto nos permitió combinar las propiedades de la superconductividad y los semiconductores", afirma Gould.
"Así combinamos las ventajas de un superconductor con la controlabilidad del aislante topológico. Usando un campo magnético externo, ahora podemos controlar con precisión las propiedades superconductoras. Esto es un verdadero avance en la física cuántica."
La superconductividad se encuentra con el magnetismo
Esta combinación especial crea un estado exótico en el que se combinan superconductividad y magnetismo; normalmente se trata de fenómenos opuestos que rara vez coexisten. Esto se conoce como estado Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov (p-FFLO) inducido por proximidad.
El nuevo "superconductor con función de control" podría ser importante para aplicaciones prácticas, como el desarrollo de ordenadores cuánticos. A diferencia de los ordenadores convencionales, los ordenadores cuánticos no se basan en bits, sino en bits cuánticos (qubits), que pueden asumir no sólo dos, sino varios estados simultáneamente.
"El problema es que los bits cuánticos son actualmente muy inestables porque son extremadamente sensibles a influencias externas, como campos eléctricos o magnéticos", afirma Gould. "Nuestro descubrimiento podría ayudar a estabilizar los bits cuánticos para que puedan utilizarse en ordenadores cuánticos en el futuro."
Más información: Pankaj Mandal et al, Supercorriente magnéticamente sintonizable en uniones Josephson basadas en aislantes topológicos magnéticos diluidos, Nature Physics (2024). DOI:10.1038/s41567-024-02477-1
Información de la revista: Física de la Naturaleza
Proporcionado por Julius-Maximilians-Universität Würzburg
