Credito:sorgente luminosa canadese
Ryan Day studia superconduttori. Materiali che conducono perfettamente l'elettricità, senza perdere energia a calore e resistenza. In particolare, lo scienziato dell'Università della California, a Berkeley, studia come i superconduttori possono coesistere con i loro opposti; materiali isolanti che bloccano il flusso di elettroni.
I materiali che combinano questi due stati opposti, chiamati superconduttori topologici, sono comprensibilmente strani, difficili da caratterizzare e progettare, ma se si potesse progettarli correttamente, potrebbero svolgere un ruolo importante nel calcolo quantistico.
"Ogni computer è soggetto a errori, e questo non è diverso quando si passa all'informatica quantistica:diventa solo molto più difficile da gestire. L'informatica quantistica topologica è una delle piattaforme ritenute in grado di aggirare molte delle fonti più comuni di errore", afferma Day, "ma il calcolo quantistico topologico richiede la fabbricazione di una particella che non è mai stata vista prima in natura".
Il giorno è arrivato alla Canadian Light Source dell'Università del Saskatchewan per utilizzare la linea di luce QMSC, una struttura costruita per esplorare esattamente questo tipo di domande nei materiali quantistici. Le capacità sono state sviluppate sotto la guida di Andrea Damascelli, Direttore Scientifico dello Stewart Blusson Quantum Matter Institute dell'UBC, con il quale Day era dottorando all'epoca di questa ricerca.
"QMSC è stato sviluppato per avere un controllo molto preciso su una gamma molto ampia di energie, così puoi davvero ottenere informazioni eccezionalmente precise sugli elettroni mentre si muovono in tutte le direzioni possibili", ha affermato Day.
Il suo esperimento, condotto a temperature di circa 20 gradi sopra lo zero assoluto, mirava a risolvere risultati contrastanti nella ricerca esistente sui superconduttori con stati topologici.
"Gli esperimenti che erano stati fatti prima del nostro erano davvero buoni, ma c'erano alcune contraddizioni nella letteratura che dovevano essere comprese meglio", ha spiegato. La relativa novità del campo, combinata con le proprietà insolite che i materiali mostrano negli intervalli energetici utilizzati per questa ricerca, ha reso difficile districare ciò che stava accadendo con gli stati topologici.
Nei suoi esperimenti, Day ha osservato che gli stati topologici erano incorporati in un gran numero di altri stati elettronici che inibiscono l'arseniuro di ferro e litio, il materiale superconduttore che sta studiando, dall'esibire superconduttività topologica. Sulla base delle sue misurazioni al CLS, ha proposto che questo problema possa essere aggirato semplicemente allungando il materiale.
I risultati di questo lavoro, pubblicati in Physical Review B , forniscono ulteriori prove del fatto che l'arseniuro di ferro e litio supporta stati topologici sulla sua superficie, la chiave per utilizzare potenzialmente il materiale nell'informatica quantistica. Rivela anche potenziali sfide per l'ingegneria dei materiali per queste applicazioni, un'area per la ricerca futura.
"Facendo questi esperimenti, possiamo comprendere questo materiale in un modo molto migliore e iniziare a pensare a come possiamo effettivamente utilizzarlo, quindi si spera che qualcuno costruisca un computer quantistico con esso e tutti vincano". + Esplora ulteriormente
