Ryan Day estuda supercondutores. Materiais que conduzem eletricidade perfeitamente, não perdendo energia para calor e resistência. Especificamente, o cientista da Universidade da Califórnia, em Berkeley, estuda como os supercondutores podem coexistir com seus opostos; materiais isolantes que interrompem o fluxo de elétrons.
Os materiais que combinam esses dois estados opostos, chamados supercondutores topológicos, são compreensivelmente estranhos, difíceis de caracterizar e projetar, mas se alguém pudesse projetá-los adequadamente, eles poderiam desempenhar um papel importante na computação quântica.

"Todo computador é propenso a erros, e isso não é diferente quando você muda para a computação quântica - fica muito mais difícil de gerenciar. A computação quântica topológica é uma das plataformas que se acredita serem capazes de contornar muitas das fontes mais comuns de erro", diz Day, "mas a computação quântica topológica exige que fabriquemos uma partícula que nunca foi vista antes na natureza".

Day chegou à Canadian Light Source na Universidade de Saskatchewan para usar a linha de luz QMSC, uma instalação construída para explorar exatamente esses tipos de questões em materiais quânticos. As capacidades foram desenvolvidas sob a liderança de Andrea Damascelli, Diretora Científica do Stewart Blusson Quantum Matter Institute da UBC, com quem Day era estudante de doutorado na época desta pesquisa.

“O QMSC foi desenvolvido para ter um controle muito fino sobre uma ampla gama de energias, para que você possa obter informações excepcionalmente precisas sobre os elétrons à medida que se movem em todas as direções possíveis”, disse Day.

Seu experimento, realizado em temperaturas em torno de 20 graus acima do zero absoluto, teve como objetivo resolver resultados conflitantes nas pesquisas existentes sobre supercondutores com estados topológicos.

"Os experimentos que foram feitos antes do nosso eram muito bons, mas havia algumas contradições na literatura que precisavam ser melhor compreendidas", explicou. A relativa novidade do campo, combinada com as propriedades incomuns que os materiais exibem nas faixas de energia usadas para esta pesquisa, significavam que era difícil desvendar o que estava acontecendo com os estados topológicos.

Em seus experimentos, Day observou que os estados topológicos estavam embutidos em um grande número de outros estados eletrônicos que inibem o arseneto de ferro-lítio – o material supercondutor que ele está estudando – de exibir supercondutividade topológica. Com base em suas medições no CLS, ele propôs que esse problema pode ser contornado simplesmente esticando o material.

Os resultados deste trabalho, publicados na Revisão Física B , fornecem mais evidências de que o arseneto de ferro e lítio suporta estados topológicos em sua superfície, a chave para potencialmente usar o material na computação quântica. Ele também revela potenciais desafios para materiais de engenharia para essas aplicações, uma área para pesquisas futuras.

“Ao fazer esses experimentos, podemos entender esse material de uma maneira muito melhor e começar a pensar em como podemos realmente usá-lo, e então esperamos que alguém construa um computador quântico com ele e todos ganhem”. + Explorar mais

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