Elena Hassinger, experta en física de bajas temperaturas que trabaja en ct.qmat - Complexity and Topology in Quantum Matter (una iniciativa conjunta de las universidades de Würzburg y Dresde), lleva a cabo una investigación que ha sido sinónimo de frío extremo. En 2021, descubrió el superconductor no convencional cerio rodio arsénico (CeRh2As2). Los superconductores suelen tener sólo una fase de transporte de electrones sin resistencia, que se produce por debajo de una determinada temperatura crítica. Sin embargo, según la revista académica Science, CeRh2As2 es hasta ahora el único material cuántico que posee dos estados superconductores específicos.
Superconductor no convencional CeRh2As2: superestrella cuántica
La conducción de corriente sin pérdidas en superconductores ha sido un tema central de la física del estado sólido durante décadas y se ha convertido en una perspectiva importante para la futura ingeniería energética. La segunda fase superconductora encontrada en CeRh2As2 resulta de una estructura cristalina asimétrica alrededor de los átomos de cerio (el resto de la estructura cristalina es completamente simétrica), lo que convierte a este compuesto en un candidato ideal para la computación cuántica topológica. Hassinger planea ampliar su investigación a otros materiales cuánticos con propiedades estructurales inusuales similares, con la esperanza de lograr superconductividad topológica a temperaturas más altas.
El Consejo Europeo de Investigación otorgó a Hassinger 2,7 millones de euros (2,96 millones de dólares) por su proyecto "Estados cuánticos exóticos con simetría de inversión localmente rota en condiciones extremas - Ixtreme". En los próximos cinco años, planea utilizar los fondos para seguir estudiando el superconductor "Milagro"-CeRh2As2 en el Laboratorio de Dresde, descubrir materiales cuánticos relacionados y contribuir a importantes avances en el campo de la computación cuántica topológica.
"Si pudiéramos confirmar en el laboratorio mis predicciones teóricas sobre los estados topológicos de la superficie de los compuestos de cerio, rodio y arsénico, se allanaría el camino para la creación de bits cuánticos topológicos (qubits). Sería un gran avance", explica Hassinger.
Los qubits topológicos son conocidos por su estabilidad, ya que proporcionan estados cuánticos que son mucho más estables que los qubits no topológicos. Uno de los mayores desafíos de la investigación actual es desarrollar un método para mantener 1.000 qubits simultáneamente.
Lograr esto permitiría a los procesadores cuánticos completar tareas en minutos que a las supercomputadoras convencionales les llevarían años. Por eso las mentes brillantes de ct.qmat se centran en la investigación de materiales cuánticos topológicos.
Para estudiar el superconductor no convencional cerio rodio arsénico, Hassinger primero necesitó un criostato para enfriar muestras del material por debajo de 0,35 Kelvin (-272,8 grados Celsius).
"Esta máquina cuesta más de 1 millón de euros", reveló. "Cuando la muestra esté lo suficientemente fría, resistirá una fuerte presión y un campo magnético ultrafuerte de hasta 18 Tesla, superando con creces el campo magnético de 0,1 Tesla de un imán de herradura típico. Realizar estas mediciones del campo magnético de alto voltaje puede llevar varios meses y requiere que se realicen ajustes precisos todos los días. Su objetivo es estudiar cuidadosamente la segunda fase superconductora de CeRh2As2 para demostrar de manera concluyente que este material es un superconductor topológico. Si la investigación tiene éxito, esto El "material milagroso" no sólo permitirá la conducción de electrones sin pérdidas, sino que también tendrá poderosos estados de superficie topológicos que pueden usarse en operaciones de computación cuántica.
"El Consejo Europeo de Investigación financia investigaciones pioneras prometedoras a través de la Beca Consolidadora del Consejo Europeo de Investigación (ERCConsolidatorGrant). Con esta nueva subvención, se espera que Hassinger sea el primero en identificar experimentalmente su estado cuántico exótico y descubrir estados cuánticos relevantes en materiales similares a temperaturas más altas", dice el profesor Matthias Vojta, portavoz de ct.qmat Dresden. "Estamos encantados de que se convierta en miembro de nuestra familia de investigación ct.qmat".
Fuente compilada: ScitechDaily