Elena Hassinger, especialista em física de baixas temperaturas que trabalha no ct.qmat – Complexity and Topology in Quantum Matter (uma iniciativa conjunta das universidades de Würzburg e Dresden), realiza pesquisas que têm sido sinônimo de frio extremo. Em 2021, ela descobriu o supercondutor não convencional cério ródio arsênico (CeRh2As2). Os supercondutores normalmente têm apenas uma fase de transporte de elétrons sem resistência, que ocorre abaixo de uma certa temperatura crítica. No entanto, de acordo com a revista acadêmica Science, CeRh2As2 é o único material quântico até agora que possui dois estados supercondutores específicos.
Supercondutor não convencional CeRh2As2: superestrela quântica
A condução de corrente sem perdas em supercondutores tem sido o foco central da física do estado sólido há décadas e emergiu como uma perspectiva importante para a futura engenharia de energia. A segunda fase supercondutora encontrada em CeRh2As2 resulta de uma estrutura cristalina assimétrica em torno dos átomos de cério (o resto da estrutura cristalina é completamente simétrica), tornando este composto um excelente candidato para computação quântica topológica. Hassinger planeja expandir sua pesquisa para outros materiais quânticos com propriedades estruturais incomuns semelhantes, na esperança de alcançar supercondutividade topológica em temperaturas mais altas.
O Conselho Europeu de Pesquisa concedeu a Hassinger 2,7 milhões de euros (US$ 2,96 milhões) por seu projeto "Estados quânticos exóticos com simetria de inversão quebrada localmente sob condições extremas - Ixtremo". Nos próximos cinco anos, ela planeja usar os fundos para estudar mais o supercondutor "Milagre" -CeRh2As2 no Laboratório de Dresden, descobrir materiais quânticos relacionados e contribuir para grandes avanços no campo da computação quântica topológica.
"Se pudéssemos confirmar minhas previsões teóricas dos estados topológicos da superfície dos compostos de cério-ródio-arsênico em laboratório, isso abriria caminho para a criação de bits quânticos topológicos (qubits). Isso seria um enorme avanço", explica Hassinger.
Os qubits topológicos são conhecidos por sua estabilidade, fornecendo estados quânticos que são muito mais estáveis do que os qubits não topológicos. Um dos maiores desafios da pesquisa atual é desenvolver um método para manter 1.000 qubits simultaneamente.
Conseguir isso permitiria que os processadores quânticos concluíssem tarefas em minutos que levariam anos para os supercomputadores convencionais. É por isso que as mentes brilhantes do ct.qmat estão se concentrando na pesquisa de materiais quânticos topológicos.
Para estudar o supercondutor não convencional cério ródio arsênico, Hassinger primeiro precisou de um criostato para resfriar amostras do material abaixo de 0,35 Kelvin (-272,8 graus Celsius).
“Esta máquina custa mais de 1 milhão de euros”, revelou. "Quando a amostra estiver fria o suficiente, ela suportará forte pressão e um campo magnético ultraforte de até 18 Tesla, excedendo em muito o campo magnético de 0,1 Tesla de um ímã de ferradura típico. Fazer essas medições de campo magnético de alta tensão pode levar vários meses e requer Ajustes precisos são feitos todos os dias. Seu objetivo é estudar cuidadosamente a segunda fase supercondutora de CeRh2As2 para provar conclusivamente que este material é um supercondutor topológico. Se a pesquisa for bem-sucedida, isso O "material milagroso" não apenas permitirá a condução de elétrons sem perdas, mas também terá estados de superfície topológicos poderosos que podem ser usados em operações de computação quântica.
"O Conselho Europeu de Pesquisa financia pesquisas pioneiras promissoras por meio da Subvenção Consolidadora do Conselho Europeu de Pesquisa (ERCConsolidatorGrant). Com esta nova subvenção, espera-se que Hassinger seja o primeiro a identificar experimentalmente seu estado quântico exótico e a descobrir estados quânticos relevantes em materiais semelhantes em temperaturas mais altas, "diz o professor Matthias Vojta, porta-voz do ct.qmat Dresden. "Estamos muito satisfeitos por ela se tornar membro de nossa família de pesquisa ct.qmat."
Fonte compilada: ScitechDaily