Avanço em Colônia: Nanofios supercondutores promovem computadores quânticos!

Avanço em Colônia: Nanofios supercondutores promovem computadores quânticos!

Os físicos da Universidade de Colônia fizeram progressos significativos no campo da tecnologia de computação quântica. Eles descobriram um efeito supercondutor em nanofios feitos de isolantes topológicos. Esses resultados foram publicados na revista “Nature Physics” e representam um passo importante no desenvolvimento de bits quânticos (qubits) mais estáveis. O estudo é intitulado “Reflexão de Andreev cruzada de longo alcance em nanofios isolantes topológicos próximos por um supercondutor”, conforme relata [uni-koeln.de].

A detecção crucial da Reflexão Cruzada de Andreev (CAR) nos nanofios poderia estabelecer as bases para futuros computadores quânticos. Esta reflexão é um efeito quântico no qual os elétrons injetados nos nanofios se acoplam a outros elétrons para formar pares de Cooper supercondutores. Neste estudo, foi desenvolvida uma abordagem inovadora para a fabricação de nanofios que leva a estruturas mais limpas, o que é crucial para induzir correlações supercondutoras em isoladores topológicos.

Principais resultados e etapas futuras

Sob a direção do Dr. Junya Feng e do professor Dr. Yoichi Ando, ​​a pesquisa mostra uma perspectiva promissora no uso de férmions de Majorana para desenvolver bits quânticos robustos. As tecnologias qubit atuais são frequentemente instáveis ​​e propensas a erros, mas a capacidade de criar estados quânticos especiais poderia inaugurar uma mudança de paradigma na tecnologia de computação quântica. O próximo passo dos pesquisadores é observar e controlar os férmions de Majorana nesses sistemas.

A colaboração com a Universidade de Basileia e o Cluster de Excelência “Matter and Light for Quantum Information” (ML4Q) é crucial. O ML4Q foi fundado em 2019 e reúne cientistas das universidades de Colônia, Aachen, Bonn e do Centro de Pesquisa Jülich. O objetivo principal do consórcio é a pesquisa na área de computação quântica e o desenvolvimento de novos hardware e software quânticos.

Isoladores topológicos e seu significado

Isoladores topológicos (TI) desempenham um papel central na tecnologia de computação quântica. Pretendem servir de base para a construção de qubits estáveis, em particular através da geração de férmions de Majorana. Estas partículas especiais podem aparecer em topologias que produzem uma substância com supercondutividade topológica. De acordo com [pubmed.ncbi.nlm.nih.gov], a investigação das propriedades de transporte de junções normais de metal / isolante ferromagnético / supercondutor mostra que surgem modos quirais de Majorana que podem ser fortemente influenciados pela direção da magnetização.

Estas descobertas não têm apenas aplicações práticas, mas também implicações teóricas mais profundas para os fundamentos da mecânica quântica. A capacidade de criar e controlar novas fases da matéria poderia permitir avanços inovadores na computação quântica.

Um exemplo recente das aplicações práticas de férmions de Majorana e isolantes topológicos é o anúncio da Microsoft do Majorana 1, o primeiro processador quântico do mundo baseado em uma arquitetura de núcleo topológico. De acordo com [azure.microsoft.com], o Majorana 1 foi projetado para ser escalonável para até um milhão de qubits em um único chip. Esta tecnologia poderá fazer com que os computadores quânticos se tornem uma ferramenta padrão na ciência dos materiais, na agricultura e na descoberta química nos próximos anos.

Os avanços atuais na computação quântica podem transformar a forma como processamos informações e ter impactos significativos em inúmeras áreas da ciência. O caminho para o desenvolvimento de computadores quânticos da próxima geração será, portanto, decisivamente moldado por resultados como os da Universidade de Colónia.