Físicos descubren cómo controlar conducción eléctrica en materiales cuánticos usando luz

20-05-21 Hugo Arellano 0 comentarios

La investigación, donde participaron físicos de la Universidad de Chile y de la Universidad Nacional de Córdoba (Argentina), fue publicada en la revista Nano Letters.

La computación cuántica es probablemente una de las tecnologías más complejas, desafiantes y prometedoras del Siglo XXI, parece ciencia ficción, pero no lo es. Con esta impronta un grupo de científicos, chilenos y argentinos  utilizando «aislantes topológicos», que son materiales que se caracterizan por ser aislantes en el interior y conductores en la superficie, lograron un avance notable.

Los «aislantes topológicos» son materiales capaces de conducir electricidad. «Es muy complejo controlar estas corrientes pero tienen la ventaja de que son muy resistentes a impurezas del material. Nosotros logramos un mecanismo de control externo de ellas, para transportar electricidad según nuestra voluntad, en concreto, lo hacemos mediante iluminación láser», así lo explica Esteban Rodríguez, estudiante del Doctorado en ciencias mención Física FCFM de la U. de Chile.

Un salto «cuántico»

El trabajo permite «controlar al aislante topológico: es una propuesta que podría ‘domesticarlos’, tal cual la humanidad ha domesticado animales para tareas en concreto. La investigación representa un avance orientado a la manipulación de las corrientes que permiten generar diferentes tipos de señales electrónicas», indica Rodríguez.

Hay al menos dos áreas donde los aislantes topológicos podrían ser utilizados en el futuro: el primero es el transporte de corriente sin disipación (pérdida de energía) a temperaturas más cercanas a la ambiente y el segundo es su eventual uso en computación cuántica para ejecutar las operaciones matemáticas en dichos dispositivos. «En computación cuántica el principal desafío es que las operaciones son susceptibles a errores. En un aislante topológico esta posibilidad es menor dado que dichas corrientes de borde son más difíciles de alterar. Como nuestra investigación permite más control sobre ellas, podríamos generar operaciones menos erráticas», añade Rodríguez .

El siguiente paso
El hallazgo ofrece una nueva forma para manejar estas corrientes, es decir, encenderlas o apagarlas selectivamente. Sin embargo ahora los científicos pretenden dar un paso adicional: «por ejemplo si tenemos dos de estas corrientes, queremos intercambiar el rol físico entre ellas, modificando el borde por donde se propagan.

«La manipulación del espín se avizora como un elemento crucial tanto en dispositivos (la gente habla de la «espintrónica» como una tecnología que superaría a la electrónica moderna), como para computación cuántica. Nuestro avance agrega al conocimiento en estos campos y muestra un camino para lograr controlar esta variable (el espín) usando luz., concluye Luis Foa, académico del Departamento de Física FCFM de la Universidad de Chile.  

Para alcanzar estos resultados, el equipo compuesto por Matías Berdakin de la Universidad Nacional de Córdoba, junto a Esteban Rodríguez y el Doctor Luis Foa Torres, de la Universidad de Chile, trabajó durante un año y medio realizando modelos computacionales que resuelven numéricamente las ecuaciones que representan la física de estos dispositivos.

Todas las conclusiones aparecieron en el artículo «Spin-polarized photocurrents», publicado revista Nano Letters en abril, para ver el artículo original revisa el siguiente enlace https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.1c00420