Quando se trata de algo totalmente novo, mais rápido, computadores mais poderosos, Os férmions de Majorana podem ser a resposta. Essas partículas hipotéticas podem fazer um trabalho melhor do que os bits quânticos convencionais (qubits) de luz ou matéria. Porque? Por causa da forma assustadora como os férmions de Majorana interagem uns com os outros à distância. Quando dois férmions interagem, eles geralmente dissipam energia, ao passo que duas Majoranas estão emaranhadas e preservam o estado quântico. Mas onde encontrar essas partículas únicas? Os cientistas observaram um estado único na superfície de um material supercondutor feito de partes iguais de bismuto e paládio. Embora não hospedasse os tão procurados férmions hipotéticos de Majorana, vai estimular a busca por materiais que o façam, pavimentando um caminho potencial para novas arquiteturas de computador.

O estudo fornece uma visão vital sobre a origem da supercondutividade e a detecção de Majoranas em pontos de Dirac na superfície em comparação com a massa. Por sua vez, os resultados podem ajudar, um dia, identificar férmions de Majorana. Essas partículas podem mudar a forma como projetamos computadores quânticos.

Dado seu considerável potencial de aplicação, da computação quântica às tecnologias da informação, supercondutores não centrossimétricos (NCS) têm atraído significativo interesse experimental e teórico. Na presença de acoplamento spin-órbita, esses materiais são candidatos potenciais para supercondutividade topológica que hospeda estados de superfície de férmions de Majorana protegidos. Contudo, evidências para estados supercondutores topológicos de superfície, e acoplamento spin-órbita, no NCS os materiais são escassos.

Este trabalho revelou a existência de estados de superfície polarizados por spin no material NCS BiPd, fornecendo uma visão única sobre a estrutura eletrônica e identificando um caminho potencial para os elusivos estados de superfície do férmion Marjorana. Os cientistas conduziram uma espectroscopia de fotoemissão de ângulo resolvido de alta resolução sistemática (ARPES) e estudo ARPES resolvido por spin de propriedades eletrônicas e de spin no estado normal deste supercondutor.

A energia detalhada do fóton, medições ARPES dependentes da temperatura e resolvidas por spin, complementado por cálculos de estrutura eletrônica de primeiros princípios, demonstraram a presença de estados de superfície em energia de ligação mais alta com a localização do ponto de Dirac em cerca de 700? meV abaixo do nível de Fermi. Embora esses resultados neguem a existência de supercondutividade topológica em BiPd, eles fornecem informações críticas para a identificação, e com o tempo, controlando por meio de portas elétricas, estados de superfície topologicamente protegidos em materiais NCS que poderiam criar uma nova classe de dispositivos quânticos baseados em férmions de Majorana.