Redação do Site Inovação
Tecnológica - 05/03/2018
As
placas de alumínio foram anexadas ao isolador topológico usando platina. A
imagem mostra um dos dispositivos usados no experimento. Devido ao estresse,
induzido por vários resfriamentos, apareceram saliências vistas claramente no
intervalo do dispositivo. Isto faz com que as características dos pares
supercondutores de elétrons variem em diferentes direções, uma assinatura de
supercondutividade não-convencional. [Imagem: Chalmers University]
Os
férmions de Majorana nem bem saíram da teoria
e já começam a ajudar a computação quântica
a combater um dos seus principais problemas: a decoerência, que é a perda dos
dados que ocorre quando a interferência externa faz com que os qubits decaiam
de seus estados quânticos entrelaçados ou superpostos.
Com
sua insensibilidade característica à decoerência, essas partículas de Majorana
estão se tornando o centro das atenções para a construção de qubits estáveis -
a Microsoft está tentando desenvolver esse tipo de computador quântico.
As
partículas de Majorana são partículas fundamentais que, assim como os elétrons,
nêutrons e prótons, pertencem ao grupo dos férmions. Elas podem ser entendidas
de forma muito simplificada como um “meio elétron”. E, ao
contrário de todos os outros férmions, os férmions de Majorana são sua própria
antipartícula.
O
problema é que eles só ocorrem em circunstâncias muito especiais, o que explica
porque, mesmo previstos por Ettore Majorana em 1937, só foram demonstrados na
prática em 2012.
Agora,
os pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Chalmers, na Suécia,
conseguiram fabricar um componente capaz de hospedar as partículas de Majorana,
o que significa que torna-se possível usá-las na prática.
Nos
materiais de estado sólido, os férmions de Majorana só parecem ocorrer nos
chamados supercondutores topológicos - um tipo de supercondutor que é tão novo
e especial que pode-se dizer que não haviam provas inequívocas de que ele
existisse de verdade.
Sophie
Charpentier e seus colegas estão entre os primeiros grupos de pesquisa no mundo
a divulgar resultados experimentais indicando que eles realmente conseguiram
fabricar um supercondutor topológico.
A
equipe começou trabalhando com um isolante topológico - que não é supercondutor
- feito de telureto de bismuto (Be2Te3). Um isolante
topológico é basicamente um isolador, ou seja, não conduz corrente elétrica em
seu interior - contudo, ele conduz a corrente na sua superfície.
O segredo do supercondutor
topológico está na camada na junção dos materiais. [Imagem: Sophie Charpentier
et al. - 10.1038/s41467-017-02069-z]
Sobre
o isolante topológico, a equipe usou platina para adicionar uma camada de um supercondutor
convencional por cima, neste caso o alumínio, que conduz a corrente totalmente
sem resistência a temperaturas muito baixas.
Enquanto
fazia testes e medições, a equipe precisou resfriar o material várias vezes e
esses ciclos de resfriamento repetidos parecem ter gerado tensões no material,
o que fez com que a supercondutividade alterasse suas propriedades.
“Os pares de elétrons
supercondutores passaram a vazar para o isolante topológico, que também se
torna supercondutor,” explicou o professor Thilo Bauch. E
esse comportamento representa a característica típica de um supercondutor
topológico, onde os férmions de Majorana sentem-se à vontade para não se
destruírem mutuamente.
“Para aplicações
práticas, o material é principalmente de interesse para aqueles que estão
tentando construir um computador quântico topológico. Nós queremos explorar a
nova física que se esconde nos supercondutores topológicos - este é um novo
capítulo da física,” disse a professora Floriana Lombardi,
coordenadora da equipe.
Bibliografia
Induced unconventional superconductivity on the surface states of Bi2Te3 topological insulator. Sophie Charpentier, Luca Galletti, Gunta Kunakova, Riccardo Arpaia, Yuxin Song, Reza Baghdadi, Shu Min Wang, Alexei Kalaboukhov, Eva Olsson, Francesco Tafuri, Dmitry Golubev, Jacob Linder, Thilo Bauch, Floriana Lombardi. Nature Communications. Vol.: 8, Article number: 2019. DOI: 10.1038/s41467-017-02069-z.
Induced unconventional superconductivity on the surface states of Bi2Te3 topological insulator. Sophie Charpentier, Luca Galletti, Gunta Kunakova, Riccardo Arpaia, Yuxin Song, Reza Baghdadi, Shu Min Wang, Alexei Kalaboukhov, Eva Olsson, Francesco Tafuri, Dmitry Golubev, Jacob Linder, Thilo Bauch, Floriana Lombardi. Nature Communications. Vol.: 8, Article number: 2019. DOI: 10.1038/s41467-017-02069-z.
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