Em artigo publicado hoje na revista Natureza , físicos relatam a primeira observação de condutância de calor em um material contendo anyons, quasipartículas quânticas que existem em sistemas bidimensionais.

O trabalho confirma as previsões teóricas sobre como os anyons se comportam. Essa confirmação é importante porque os cientistas esperam um dia controlar o comportamento de anyons para criar computadores quânticos de autocorreção, que poderia realizar cálculos muito mais complexos do que os computadores digitais.

Dima Feldman, professor associado de física na Brown, é co-autor da pesquisa com pesquisadores do Weizmann Institute of Science, em Israel. Ele falou sobre a pesquisa em uma entrevista.

Você poderia resumir o que você e seus colegas descobriram?

Em linguagem técnica, observamos a quantização da condutância térmica em um sistema com forte interação. Então, o que isso significa? Todo mundo sabe sobre condutância. É simplesmente a transferência de calor de um objeto quente para um objeto frio. Em ciência, você pode aprender muito sobre a natureza de um material entendendo a velocidade com que ele conduz calor. Então aqui, observamos como isso funciona em um nível quântico entre os anyons, que são estados essencialmente fracionários de elétrons em materiais topológicos bidimensionais. A quantização da condutância térmica foi observada antes em sistemas onde a interação de partículas não é importante, mas esta é a primeira vez que é observada em um sistema dominado pela interação elétrica.

Por que a descoberta é importante?

É importante por dois motivos. O primeiro é mais filosófico. Chegamos a um número universal para a quantização do fluxo de calor anyonic, e os físicos adoram números universais. Quando você chega a um número universal, você encontrou ordem e harmonia na natureza. É disso que trata a física.

Mais concretamente, realizamos nosso experimento em um material topológico, e há uma ideia para usar materiais topológicos em computação quântica. Os estados quânticos são facilmente interrompidos, o que em um computador quântico significa que ele comete muitos erros. Corrigir esses erros é um grande desafio. Mas há essa ideia de usar materiais topológicos para aproveitar os estados quânticos de anyons, que pensamos que será muito menos frágil e, portanto, pode fazer cálculos sem erros.

Entender como o calor flui nos dá novas informações sobre os anyons. Houve previsões teóricas sobre o transporte de calor, e fomos capazes de demonstrá-los experimentalmente. Portanto, este é um grande passo para entender como os anyons funcionam.

Qual foi o seu papel no trabalho?

Eu era um teórico do projeto, e os teóricos têm vários papéis em algo assim. Ajudei o grupo a entender o que queremos medir, e trabalhei para ajudar a planejar o experimento. Mas acho que principalmente onde ajudei foi a entender os dados que obtivemos com o experimento. Alguns de nossos resultados foram surpreendentes, então era meu trabalho ajudar a dar sentido a isso.

O que vem a seguir para esta linha de pesquisa?

O próximo passo seria levar isso para o segundo nível Landau, significando um estado de elétron de maior energia. Anyons são interessantes no primeiro nível Landau onde nosso trabalho foi feito, mas eles ficam ainda mais interessantes no segundo nível. Então, o que as pessoas querem entender é o que os anyons são, porque essas são as chaves potenciais para o computador quântico de autocorreção. Mas nossa pesquisa foi uma etapa crítica do processo.