Com sua insensibilidade à decoerência, Partículas de Majorana podem se tornar blocos de construção estáveis ​​de computadores quânticos. O problema é que só ocorrem em circunstâncias muito especiais. Agora, pesquisadores da Chalmers University of Technology conseguiram fabricar um componente capaz de hospedar as partículas procuradas.

Pesquisadores em todo o mundo estão lutando para construir computadores quânticos. Um dos grandes desafios é superar a sensibilidade dos sistemas quânticos à decoerência, o colapso das superposições. Uma pista dentro da pesquisa de computação quântica é, portanto, fazer uso de partículas de Majorana, que também são chamados de férmions de Majorana. Microsoft, entre outras organizações, está explorando este tipo de computador quântico.

Férmions de Majorana são partículas altamente originais, bastante diferente daqueles que compõem os materiais que nos rodeiam. Em termos altamente simplificados, eles podem ser vistos como meio elétron. Em um computador quântico, a ideia é codificar as informações em um par de férmions de Majorana separados no material, que deveria, em princípio, tornar os cálculos imunes à decoerência.

Então, onde você encontra férmions de Majorana? Em materiais de estado sólido, eles só parecem ocorrer no que é conhecido como supercondutores topológicos. Mas uma equipe de pesquisa da Chalmers University of Technology está agora entre as primeiras do mundo a relatar que, na verdade, fabricaram um supercondutor topológico.

"Nossos resultados experimentais são consistentes com a supercondutividade topológica, "diz Floriana Lombardi, professor do Laboratório de Física de Dispositivos Quânticos em Chalmers.

Para criar seu supercondutor não convencional, eles começaram com o que é chamado de isolante topológico feito de telureto de bismuto, Bi ₂ Te ₃ . Um isolante topológico conduz a corrente de uma maneira muito especial na superfície. Os pesquisadores colocaram uma camada de alumínio, um supercondutor convencional, em cima, que conduz a corrente inteiramente sem resistência em baixas temperaturas.

"O par supercondutor de elétrons, em seguida, vaza para o isolador topológico, que também se torna supercondutor, "explica Thilo Bauch, professor associado em física de dispositivos quânticos.

Contudo, todas as medições iniciais indicaram que eles tinham apenas supercondutividade padrão induzida no Bi ₂ Te ₃ isolante topológico. Mas quando eles resfriaram o componente novamente mais tarde, repetir rotineiramente algumas medições, a situação mudou repentinamente - as características dos pares supercondutores de elétrons variaram em diferentes direções.

"E isso não é compatível de forma alguma com a supercondutividade convencional. Aconteceram coisas inesperadas e emocionantes, "diz Lombardi.

Ao contrário de outras equipes de pesquisa, A equipe de Lombardi usou platina para montar o isolador topológico com o alumínio. Ciclos de resfriamento repetidos deram origem a tensões no material, o que fez com que a supercondutividade mudasse suas propriedades. Após um período intensivo de análises, os pesquisadores estabeleceram que provavelmente tiveram sucesso na criação de um supercondutor topológico.

"Para aplicações práticas, o material é de interesse principalmente para aqueles que estão tentando construir um computador quântico topológico. Queremos explorar a nova física oculta em supercondutores topológicos - este é um novo capítulo na física, "Lombardi diz.

Os resultados foram publicados recentemente em Nature Communications em um estudo intitulado "Supercondutividade não convencional induzida nos estados de superfície de Bi ₂ Te ₃ isolante topológico. "