Confirmada característica crucial do novo material supercondutor – Strong The One

Pesquisadores do laboratório Macroscopic Quantum Matter Group na University College Cork (UCC) descobriram um estado supercondutor espacialmente modulador em um novo e incomum supercondutor urânio ditelureto (UTe₂). Este novo supercondutor pode fornecer uma solução para um dos maiores desafios da computação quântica.

Sua descoberta foi publicada na revista Natureza.

O autor principal, Joe Carroll, um pesquisador PhD que trabalha com o professor de física quântica da UCC, Séamus Davis, explica o assunto do artigo.

“Os supercondutores são materiais incríveis que possuem muitas propriedades estranhas e incomuns. O mais famoso é que eles permitem que a eletricidade flua com resistência zero. Ou seja, se você passar uma corrente através deles, eles não começam a aquecer, na verdade, eles não esquentam. dissipam qualquer energia, apesar de carregar uma enorme corrente. Eles podem fazer isso porque, em vez de elétrons individuais se movendo através do metal, temos pares de elétrons que se unem. Esses pares de elétrons juntos formam um fluido mecânico quântico macroscópico.”

“O que nossa equipe descobriu foi que alguns dos pares de elétrons formam uma nova estrutura cristalina incorporada neste fluido de fundo. Esses tipos de estados foram descobertos pela primeira vez por nosso grupo em 2016 e agora são chamados de ondas de densidade de par de elétrons. Essas ondas de densidade de par são uma nova forma de matéria supercondutora cujas propriedades ainda estamos descobrindo.”

“O que é particularmente empolgante para nós e para a comunidade em geral é que a UTe₂ parece ser um novo tipo de supercondutor. Os físicos procuram um material como esse há quase 40 anos. Os pares de elétrons parecem ter momento angular intrínseco. Se isso for verdade, então o que detectamos é a primeira Onda de Densidade de Pares composta por esses pares exóticos de elétrons.”

Quando questionado sobre as implicações práticas deste trabalho, o Sr. Carroll explicou:

“Há indícios de que a UTe₂ é um tipo especial de supercondutor que pode ter grandes consequências para a computação quântica.”

“Computadores típicos e clássicos usam bits para armazenar e manipular informações. Computadores quânticos dependem de bits quânticos ou qubits para fazer o mesmo. O problema enfrentado pelos computadores quânticos existentes é que cada qubit deve estar em uma superposição com duas energias diferentes – assim como O gato de Schrödinger poderia ser chamado de ‘morto’ e ‘vivo’.Este estado quântico é facilmente destruído ao entrar em colapso no estado de energia mais baixo – ‘morto’ – cortando assim qualquer computação útil.

“Isso coloca enormes limites na aplicação de computadores quânticos. No entanto, desde sua descoberta, há cinco anos, houve uma grande quantidade de pesquisas sobre UTe.₂ com evidências apontando para ser um supercondutor que pode ser usado como base para a computação quântica topológica. Em tais materiais, não há limite para o tempo de vida do qubit durante a computação, abrindo muitos novos caminhos para computadores quânticos mais estáveis ​​e úteis. Na verdade, a Microsoft já investiu bilhões de dólares em computação quântica topológica, então essa já é uma ciência teórica bem estabelecida”, disse ele.

“O que a comunidade tem procurado é um supercondutor topológico relevante; UTe₂ parece ser isso.”

“O que descobrimos fornece outra peça para o quebra-cabeça da UTe₂. Para fazer aplicações usando materiais como este, devemos entender suas propriedades supercondutoras fundamentais. Toda a ciência moderna avança passo a passo. Estamos muito satisfeitos por ter contribuído para a compreensão de um material que poderia nos aproximar de computadores quânticos muito mais práticos.”

Parabenizando a equipe de pesquisa do Macroscopic Quantum Matter Group Laboratory na University College Cork, o professor John F. Cryan, vice-presidente de pesquisa e inovação, disse:

“Esta importante descoberta terá consequências significativas para o futuro da computação quântica. Nas próximas semanas, a Universidade lançará o UCC Futures – Future Quantum and Photonics e pesquisas lideradas pelo professor Seamus Davis e o Macroscopic Quantum Matter Group, com o uso de um dos microscópios mais poderosos do mundo, desempenhará um papel crucial nesta empolgante iniciativa.”