Um novo material criado por pesquisadores da Oregon State University é um passo fundamental em direção à próxima geração de supercomputadores.

Esses "computadores quânticos" serão capazes de resolver problemas muito além do alcance dos computadores existentes, trabalhando com muito mais rapidez e consumindo muito menos energia.

Pesquisadores da Faculdade de Ciências da OSU desenvolveram um composto inorgânico que adota uma estrutura cristalina capaz de sustentar um novo estado da matéria conhecido como líquido de spin quântico, um avanço importante para a computação quântica.

No novo complexo, óxido de ósmio de lítio, átomos de ósmio formam uma estrutura semelhante a um favo de mel, aplicando um fenômeno chamado "frustração magnética" que poderia levar ao spin líquido quântico, conforme previsto pelos teóricos da física da matéria condensada.

Autor correspondente, Mas Subramanian, Milton Harris Professor de Ciência de Materiais na OSU, explica que em um ímã permanente como uma agulha de bússola, os elétrons giram de maneira alinhada - isto é, todos eles giram na mesma direção.

"Mas em um ímã frustrado, o arranjo atômico é tal que os spins do elétron não podem atingir um alinhamento ordenado e, em vez disso, estão em um estado de flutuação constante, análogo a como os íons apareceriam em um líquido, "Subramanian disse.

O óxido de lítio ósmio descoberto na OSU não mostra nenhuma evidência de ordem magnética, mesmo quando congelado quase a zero absoluto, o que sugere que um estado líquido de spin quântico subjacente é possível para o composto, ele disse.

"Estamos entusiasmados com este novo desenvolvimento, pois amplia a área de pesquisa por novos materiais líquidos de spin quântico que podem revolucionar a forma como processamos e armazenamos dados, "Disse Subramanian." O fenômeno quântico de spin líquido foi detectado até agora em muito poucos materiais inorgânicos, alguns contendo irídio. O ósmio está ao lado do irídio na tabela periódica e tem todas as características certas para formar compostos que podem sustentar o estado líquido do spin quântico. "

Arthur Ramirez, físico de matéria condensada da Universidade da Califórnia, Santa Cruz, um dos co-autores do artigo, observou que este composto é o primeiro material estruturado em favo de mel a conter ósmio e espera mais a seguir.

Ramirez também observou que este estudo demonstra a importância da colaboração multidisciplinar envolvendo químicos de materiais e físicos de matéria condensada envolvidos na síntese, teoria e medições para lidar com a ciência emergente como líquido de spin quântico.

O próximo passo para a equipe de Subramanian é explorar a química necessária para criar várias estruturas de cristal perfeitamente ordenadas com ósmio.

A National Science Foundation está financiando a pesquisa por meio de seu programa DMREF:Projetando materiais para revolucionar e projetar nosso futuro. As descobertas foram publicadas hoje em Relatórios Científicos .

O conceito de computação quântica é baseado na capacidade das partículas subatômicas de existirem em mais de um estado a qualquer momento.

A computação clássica depende de bits - pedaços de informação que existem em um de dois estados, um 0 ou um 1. Na computação quântica, a informação é traduzida em bits quânticos, ou qubits, que pode armazenar muito mais informações do que um 0 ou 1 porque eles podem estar em qualquer "sobreposição" desses valores.

Pense em bits e qubits visualizando uma esfera. Um bit só pode estar em qualquer um dos dois pólos da esfera, enquanto um qubit pode estar em qualquer lugar da esfera. Isso significa muito mais potencial de armazenamento de informações e muito menos consumo de energia.