dice Doc Van, estudiante de doctorado en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA) y primer autor de un nuevo artículo publicado ahora en Cartas de revisión física. Microsoft está trabajando en qubits topológicos utilizando sándwiches de superconductores de semiconductores. Sin embargo, antes de que podamos usarlo, debemos entender la física básica detrás de él».
Fan y sus colegas de ISTA Jorden Senior y Andrew Higginbotham del grupo de Circuitos Cuánticos y Materia Condensada realizaron este estudio en estrecha colaboración con socios de la Universidad de Nueva York y con el apoyo teórico de Areg Ghazaryan y Maksym Serbyn del grupo de Dinámica Cuántica de ISTA. Han desarrollado una técnica para explorar interacciones cuánticas en cuasi-súper-sándwiches que allanan el camino para nuevas aplicaciones como los qubits cuánticos topológicos basados en los llamados modos cero de Majorana.
ambiente fresco
Para su experimento, los investigadores crearon un sándwich microscópico hecho de un superconductor de aluminio (Al) sobre un semiconductor de arsénico indio (InAs). Los superconductores son materiales que no tienen resistencia eléctrica. Para que esto suceda, se enfrían a una temperatura cercana al cero absoluto. Los semiconductores como el InAs o el silicio pueden ser aislantes o conducir electricidad según su entorno y el campo eléctrico aplicado.
Así como en un sándwich tradicional que se convierte en más que la suma de sus partes, las propiedades combinadas del Al y el InAs se modifican en los semisúper sándwiches. En la interfaz entre el superconductor Al y el semiconductor InAs, el efecto de proximidad hace que la superconductividad se filtre en el semiconductor creando allí nuevos estados cuánticos. Sin embargo, hasta ahora, los investigadores han tenido dificultades para estudiarlo porque no se puede examinar directamente debido al enmascaramiento de la presencia de la capa superconductora de Al.
«Descubrimos que al enviar corriente alterna miles de millones de veces por segundo a través del perímetro del sándwich, podíamos hacer que la tapa del superconductor fuera parcialmente transparente y obtener información sobre las propiedades del semiconductor», explica Senior. «También aplicamos un campo magnético para crear nuevos estados cuánticos que estábamos buscando y desarrollamos un nuevo modelo que explica nuestras observaciones».
Un nuevo nivel de detalle
Este primer resultado experimental del grupo Higginbotham desde su creación en ISTA sienta las bases para estudiar estructuras híbridas de superconductores y semiconductores con un nuevo nivel de detalle. «Los parámetros que podemos inferir de esto podrían proporcionar una guía muy necesaria para construir bits cuánticos topológicos basados en los modos cero de Majorana», dice Gordon. También destaca que «ISTA está muy bien posicionada en este campo en desarrollo porque la experiencia empírica y la comprensión teórica, así como la excelente infraestructura proporcionada por una sala limpia moderna (cocina de producción de sándwiches) se unen».
Fan y sus colegas están entusiasmados con los conocimientos que obtendrán con su nuevo método de investigación y las futuras aplicaciones que serán posibles una vez que se entienda la física básica de este extraño sándwich.
Fuente de la historia:
Materiales Introducción de instituto de ciencia y tecnologia austria. Nota: El contenido puede modificarse según el estilo y la extensión.