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Avance en la investigación cuántica: ¡descubiertas cuasipartículas luminosas!
Investigadores de la Universidad de Würzburg están descubriendo nuevas cuasipartículas en materiales cuánticos que podrían ser cruciales para tecnologías futuras.
Avance en la investigación cuántica: ¡descubiertas cuasipartículas luminosas!
Los científicos del grupo de excelencia ct.qmat de Würzburg-Dresden han logrado avances significativos en la investigación cuántica. Han detectado por primera vez cuasipartículas ópticas, conocidas como excitones, en la superficie de un material cuántico antiferromagnético. Este descubrimiento representa un paso importante en el desarrollo de nuevas tecnologías cuánticas y fue publicado en la reconocida revista científica Materiales Naturales publicado.
El equipo de investigación, dirigido por Alexey Chernikov, examinó el movimiento de los excitones mediante microscopía ultrarrápida a temperaturas ultrabajas. La estructura química específica del imán semiconductor bromuro de sulfuro de cromo (CrSBr) resulta especialmente adecuada, ya que combina orden magnético con propiedades semiconductoras. A diferencia de estudios anteriores, en los que los excitones se producen principalmente en materiales no magnéticos, aquí se ofrecen perspectivas completamente nuevas.
Excitones: almacenamiento de luz y portadores de información.
Los excitones se crean cuando un pulso de luz excita un electrón, dejando un "agujero" cargado positivamente. Estas cuasipartículas pueden almacenar energía luminosa y moverse a través del material, liberando energía en forma de luz a medida que se disuelven. En capas atómicamente delgadas, su estabilidad se mantiene desde aproximadamente -268°C hasta temperatura ambiente. En la superficie del CrSBr, los excitones reflejan la luz en un color diferente, lo que permite analizarlos y manipularlos mediante campos magnéticos.
Además, el equipo descubrió excitones móviles que se mueven en direcciones opuestas, comportamiento consistente con el trabajo teórico de Mikhail M. Glazov. Este fenómeno es puramente mecánico cuántico y podría tener aplicaciones de gran alcance en áreas como nuevas fuentes láser, sensores de luz y células solares.
Cooperación internacional y perspectivas de futuro
El proyecto de investigación es el resultado de una cooperación internacional con científicos de EE.UU., Alemania, Gran Bretaña, Países Bajos y República Checa. El Clúster de Excelencia ct.qmat, que cuenta con el apoyo de la Universidad Julius Maximilian de Würzburg y la TU Dresden desde 2019, incluye a más de 300 investigadores de más de 30 países que trabajan en la investigación de materiales cuánticos topológicos en condiciones extremas.
Otro descubrimiento importante dentro del Clúster de Excelencia es que por primera vez se generaron excitones en un aislante topológico, lo que representa otro avance. Este hallazgo abre nuevas posibilidades para el desarrollo de chips informáticos y procesadores cuánticos controlados por luz. La interacción entre la luz y los excitones se utiliza para crear qubits, las unidades informáticas básicas de los ordenadores cuánticos.
En el futuro, los hallazgos de estos estudios podrían conducir a avances revolucionarios en la comunicación y la computación cuánticas. El Clúster de Excelencia recibe financiamiento como parte de la estrategia de excelencia de los gobiernos federal y estatal.