Pesquisadores da EPFL criaram um microdispositivo metálico no qual podem definir e ajustar padrões de supercondutividade. A descoberta deles, que é uma grande promessa para as tecnologias quânticas do futuro, acaba de ser publicado em Ciência .

Em supercondutores, os elétrons viajam sem resistência. Este fenômeno atualmente ocorre apenas em temperaturas muito baixas. Existem muitas aplicações práticas, como a ressonância magnética (MRI). Tecnologias futuras, Contudo, irá aproveitar a sincronia total do comportamento eletrônico em supercondutores - uma propriedade chamada de fase. Atualmente há uma corrida para construir o primeiro computador quântico do mundo, que usará fases para realizar os cálculos. Supercondutores convencionais são muito robustos e difíceis de influenciar, e o desafio é encontrar novos materiais nos quais o estado supercondutor possa ser facilmente manipulado em um dispositivo.

Laboratório de Materiais Quânticos da EPFL (QMAT), liderado por Philip Moll, tem trabalhado em um grupo específico de supercondutores não convencionais conhecidos como materiais de férmions pesados. Os cientistas do QMAT, como parte de uma ampla colaboração internacional entre a EPFL, o Instituto Max Planck de Física Química de Sólidos, o Laboratório Nacional de Los Alamos e a Universidade Cornell, fez uma descoberta surpreendente sobre um desses materiais, CeIrIn ₅ .

CeIrIn ₅ é um metal que superconduta a uma temperatura muito baixa, apenas 0,4 ° C acima do zero absoluto (cerca de -273 ° C). Os cientistas do QMAT, junto com Katja C. Nowack da Cornell University, mostraram agora que esse material poderia ser produzido com regiões supercondutoras coexistindo ao lado de regiões em estado metálico normal. Melhor ainda, eles produziram um modelo que permite aos pesquisadores projetar padrões complexos de condução e, variando a temperatura, para distribuí-los dentro do material de uma forma altamente controlada. A pesquisa deles acaba de ser publicada em Ciência .

Para alcançar esta façanha, os cientistas cortaram camadas muito finas de CeIrIn ₅ - apenas cerca de um milésimo de milímetro de espessura - que se juntaram a um substrato de safira. Quando resfriado, o material se contrai significativamente, enquanto a safira se contrai muito pouco. A interação resultante coloca estresse no material, como se estivesse sendo puxado em todas as direções, assim, distorcendo levemente as ligações atômicas na fatia. Como a supercondutividade em CeIrIn ₅ é incomumente sensível à configuração atômica exata do material, projetar um padrão de distorção é o suficiente para atingir um padrão complexo de supercondutividade. Esta nova abordagem permite que os pesquisadores "desenhem" circuitos supercondutores em uma única barra de cristal, uma etapa que abre caminho para novas tecnologias quânticas.

Esta descoberta representa um grande passo no controle da supercondutividade em materiais de férmions pesados. Mas esse não é o fim da história. Na sequência deste projeto, um pesquisador de pós-doutorado acaba de começar a explorar possíveis aplicações tecnológicas.

"Poderíamos, por exemplo, mudar as regiões de supercondutividade modificando a distorção do material usando um microactuador, "diz Moll." A capacidade de isolar e conectar regiões supercondutoras em um chip também pode criar uma espécie de interruptor para futuras tecnologias quânticas, um pouco como os transistores usados ​​na computação de hoje. "