Investigadores de la Universidad de Basilea y la Universidad de Lund han generado estados de pares de electrones superconductores en varios segmentos de un nanocables, separados por barreras crecidas. Dependiendo de la altura de las barreras, estos estados de pares pueden acoplarse y fusionarse.
Los resultados fueron publicados en Communications Physics. y proporcionar información importante para el desarrollo de nuevos estados cuánticos.
En un superconductor, los electrones forman una especie de par que da como resultado nuevas propiedades materiales, como corrientes sin disipación. Si un material semiconductor se pone en contacto con un superconductor, los electrones de un semiconductor también pueden entrar en estados de pares similares conocidos como estados ligados de Andreev (ABS).
Estos estados que se forman en cristales individuales, largos y delgados, los llamados nanocables, se han convertido desde hace varios años en el foco de una creciente investigación, ya que podrían ser portadores de información particularmente buenos.
Investigadores del equipo del profesor Christian Schönenberger y el Dr. Andreas Baumgartner del Departamento de Física y del Instituto Suizo de Nanociencia de la Universidad de Basilea y colegas de la Universidad de Lund han logrado generar este tipo de estados de pares en tres segmentos de un nanocables, que están separados por barreras cultivadas en el cristal. Los científicos pueden manipular la altura de las barreras utilizando un voltaje eléctrico.
"Podemos identificar los respectivos estados según las características de la corriente eléctrica", explica el primer autor de la publicación, el Dr. Christian Jünger. Si las barreras son grandes, entonces se forman estados ligados de Andreev individuales e independientes en los dos segmentos cerca de un superconductor.
De manera análoga a los estados de un electrón en los átomos naturales en química, estos pueden considerarse átomos de Andreev. Cuando se reducen las barreras entre los segmentos, los ABS se acoplan, formando estados a menudo llamados moléculas de Andreev.
Cuando los investigadores bajan las barreras casi por completo, se crean estados de pares que se extienden a lo largo de todo el nanocables y conducen la corriente eléctrica sin disipación, un fenómeno conocido como efecto Josephson. "Esto corresponde a una fusión de los estados unidos originales de Andreev en helio de Andreev, similar a la fusión de átomos de hidrógeno", dice el Dr. Andreas Baumgartner.
En experimentos futuros, los investigadores investigarán este proceso de fusión con un tipo similar de estados de pares, los llamados estados ligados de Majorana, y así darán un paso importante hacia la aplicación a las computadoras cuánticas.
Más información: Christian Jünger et al, Estados intermedios en la fusión de estados ligados a Andreev, Física de las comunicaciones (2023). DOI:10.1038/s42005-023-01273-2
Información de la revista: Física de las Comunicaciones
Proporcionado por la Universidad de Basilea
