Pesquisadores da Universidade de Bath, no Reino Unido, descobriram uma maneira de fazer dispositivos de 'flocos de cristal único' que são tão finos e sem defeitos, eles têm o potencial de superar os componentes usados ​​atualmente em circuitos de computadores quânticos.

O estudo é publicado este mês na revista Nano Letters.

A equipe do Departamento de Física da universidade fez sua descoberta ao explorar a junção entre duas camadas do disseleneto de nióbio supercondutor (NbSe ₂ ) depois que essas camadas foram separadas, torcido cerca de 30 graus em relação ao outro, então carimbado de volta junto. Na clivagem, torcer e recombinar as duas camadas, os pesquisadores foram capazes de construir um dispositivo interferômetro quântico supercondutor (SQUID) - um sensor extremamente sensível usado para medir campos magnéticos incrivelmente minúsculos.

Os SQUIDs têm uma ampla gama de aplicações importantes em áreas que incluem saúde (como visto em cardiologia e magnetoencefalografia - um teste que mapeia a função cerebral) e exploração mineral.

SQUIDS também são os blocos de construção dos computadores quânticos comerciais de hoje - máquinas que realizam certas tarefas computacionais muito mais rapidamente do que os computadores clássicos. A computação quântica ainda está em sua infância, mas na próxima década, é provável que transforme a capacidade de resolução de problemas de empresas e organizações em muitos setores - por exemplo, acelerando a descoberta de novos medicamentos e materiais.

"Devido às suas superfícies atomicamente perfeitas, que são quase totalmente livres de defeitos, vemos potencial para nossos flocos cristalinos desempenharem um papel significativo na construção de computadores quânticos do futuro, "disse o professor Simon Bending, que realizou a pesquisa junto com seu doutorado. aluno Liam Farrar. "Também, SQUIDs são ideais para estudos em biologia, por exemplo, eles agora estão sendo usados ​​para rastrear o caminho de drogas marcadas magneticamente através do intestino - portanto, estamos muito animados para ver como nossos dispositivos podem ser desenvolvidos neste campo também. "

Como o professor Bending é rápido em apontar, Contudo, seu trabalho em SQUIDs feitos usando NbSe ₂ flocos está muito no início de sua jornada. "Esta é uma abordagem completamente nova e inexplorada para fazer SQUIDs e muita pesquisa ainda terá que ser feita antes que essas aplicações se tornem realidade, " ele disse.

Monocristais extremamente finos

Os flocos dos quais os supercondutores Bath são fabricados são cristais únicos extremamente finos (10, 000 vezes mais fino do que um cabelo humano) que se dobra facilmente, o que também os torna adequados para incorporação em eletrônicos flexíveis, como usado em teclados de computador, monitores óticos, células solares e vários componentes automotivos.

Porque as ligações entre as camadas de NbSe ₂ são tão fracos, flocos clivados - com seus perfeitamente planos, superfícies sem defeitos - crie interfaces atomicamente nítidas quando colocadas juntas novamente. Isso os torna excelentes candidatos para os componentes usados ​​na computação quântica.

Embora esta não seja a primeira vez, NbSe ₂ camadas foram estampadas juntas para criar um elo supercondutor fraco, esta é a primeira demonstração de interferência quântica entre duas dessas junções padronizadas em um par de flocos torcidos. Essa interferência quântica permitiu aos pesquisadores modular a supercorrente máxima que pode fluir através de seus SQUIDs aplicando um pequeno campo magnético, criando um sensor de campo extremamente sensível. Eles também foram capazes de mostrar que as propriedades de seus dispositivos podiam ser sistematicamente ajustadas variando o ângulo de torção entre os dois flocos.