Encuentran electrones de Dirac en un material único

En un descubrimiento que ayuda a clarificar una nueva vía hacia los ordenadores cuánticos, físicos de la Universidad de Michigan han encontrado los elusivos electrones de Dirac en un material superconductor.

Los ordenadores cuánticos usan átomos para llevar a cabo tareas de memoria y procesamiento. Prometen incrementar el poder de computacuón debido a su habilidad para llevar a cabo montones de cálculos al mismo tiempo. Podrían factorizar números dramáticamente más rápido que los ordenadores convencionales, y serían todo un reto para la seguridad informática.

La combinación de propiedades que los investigadores han identificado en un material brillante y oscuro, llamado seleniuro de bismuto dopado con cobre añaden el material a una élite que puede servir como silicio en la era cuántica. El seleniuro de bismuto dopado con cobre es un material superconductor.

Los superconductores pueden, a temperaturas suficientemente frías, conducir electricidad indefinidamente a partir de un arranque rápido de la energía. No tienen resistencia eléctrica. Los electrones de Dira son partículas con tan alta energía que pueden apoyarse en los ámbitos de la clásica y la física cuántica.

Otros equipos de investigación han teorizado sobre si el seleniuro de bismuto dopado con cobre contenía electrones de Dirac, pero ninguno los había detectado. Los investigadores de la UM han sido capaces de observar las reveladoras oscilaciones cuánticas de los electrones en el material enfriándolo a temperaturas criogénicas y exponiéndolo a intensos campos magnéticos. Los materiales rotan bajo intensos campos magnéticos, y los investigadores pueden detectar las oscilaciones cuánticas por la variación de la intensidad del campo magnético y la temperatura.

En computación cuántica, los "qubits" provienen de los ceros y unos del código binario de la computación tradicional. Un bit convencional puede adquirir el valor uno o cero. Un qubit puede tener ambos valores al mismo tiempo, hasta que lo mides. Medir un sistema cuántico lo perturba al elegir una sola fase, lo cual elimina su atributo más atractivo.

Siendo ese uno de los mayores obstáculos para el desarrollo práctico de ordenadores cuánticos, los equipos de investigación están explorando nuevas vías para rodear el problema llamado "ruido local". La nueva clase de materiales superconductores a la que pertenece el seleniuro de bismuto dopado con cobre, superconductores topológicos, da lugar a esa nueva posibilidad. Los electrones de Dirac que tienen dentro de dicho tipo de material tienen la habilidad de agruparse en un nuevo tipo de qubit que cambia las propiedades de un material de una manera detectable para el observador, pero no por los qubits. Así pues, los qubits pueden llevar a cabo cálculos sin saber que están siendo medidos.

Via Universidad de Michigan