- En el estudio ha participado el CSIC.
- Pueden obtenerse en el Grafeno.
- Suponen un paso importante para el futuro de la computación cuántica.
Por primera vez un equipo internacional de investigadores, con partipación del CSIC, ha demostrado que se pueden obtener partículas de Majorana en grafeno. Estas partículas, descritas en 1937, son materia y antimateria al mismo tiempo.
Patrón característico de transporte electrónico que delata la presencia de estados de Majorana en grafeno al variar el campo magnético. / CSIC
El descubrimiento de las partículas de Majorana en combinación con grafeno supone un avance en el campo de la computación cuántica. Los resultados del trabajo han sido publicados en la revista Physical Review X.
En este trabajo teórico, los investigadores exponen que si una capa de grafeno (carbono puro dispuesto en forma hexagonal de tan sólo un átomo de grosor) es sometida a altos campos magnéticos y es acoplada a un material superconductor, es posible conseguir que aparezcan partículas de Majorana.
«Cuando el grafeno es sometido altos campos magnéticos los electrones se quedan totalmente parados en toda la muestra excepto en los bordes. En nuestro trabajo hemos demostrado que al inducir superconductividad esos electrones del borde se convierten en estados de Majorana», explica el investigador del CSIC Pablo San José, del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid.
Computación cuántica.
Las partículas de Majorana fueron descritas por primera vez en 1937 por el físico italiano Ettore Majorana y tradicionalmente se han definido como un fermión que es partícula y antipartícula al mismo tiempo.
A diferencia de las partículas que predijo Majorana, que eran fermiones, las partículas superconductoras de este trabajo son anyones.
«Se trata de un tipo de estado cuántico cuya función de onda no se comporta ni como la de un fermión ni como la de un bosón. Esta propiedad carece de análogo en el Modelo Estándar de física de partículas y podría dar lugar a una forma de computación cuántica más robusta, denominada computación cuántica topológica», concluye el investigador del CSIC Ramón Aguado, también del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid.
En un material magnético convencional, los electrones se comportan como pequeños imanes: si el material se enfría, los “imanes” se ordenan solos de modo que todos los polos magnéticos apunten en la misma dirección.
Un material magnético que contiene un líquido de espín cuántico, en cambio, mantiene su estructura (una “maraña de espines causada por fluctuaciones cuánticas”) aunque se enfríe hasta el cero absoluto.
«Es un nuevo estado cuántico de la materia, que había sido predicho pero que no habíamos visto antes», explica el doctor Johannes Knolle de la Universidad de Cambridge, coautor del estudio.
Observar una de las propiedades más intrigantes de la materia, la división del electrón en fracciones, es un descubrimiento prometedor para la computación cuántica: en un futuro podremos usar los fermiones de Majorana resultantes para construir ordenadores más rápidos, capaces de realizar cálculos que serían imposibles con los transistores actuales.
Fuente: sinc.
