Pesquisadores da Universidade de Colônia alcançaram um avanço significativo rumo à computação quântica topológica, uma área promissora que poderá revolucionar tecnologias futuras. Esse estudo revelou a capacidade de induzir supercondutividade em materiais quânticos especiais conhecidos por suas propriedades elétricas únicas nas bordas. Recentemente publicado na Nature Physics,
A supercondutividade, um fenômeno em que a eletricidade flui sem resistência, e o efeito Hall anômalo quântico, que permite a condução sem resistência ao longo das bordas de certos materiais, foram combinados de maneira inovadora neste trabalho. A teoria subjacente sugere que essa combinação poderia gerar partículas quânticas exóticas chamadas férmions de Majorana, que são topologicamente protegidas contra perturbações externas e poderiam ser fundamentais para a construção de qubits quânticos estáveis e robustos.
Anjana Uday, uma das líderes do estudo e pesquisadora de doutorado, explicou o processo: “Utilizamos filmes finos de um isolante Hall anômalo quântico em contato com nióbio supercondutor para induzir estados quânticos especiais nas bordas desses materiais. Após um esforço de cinco anos, conseguimos demonstrar a indução de supercondutividade nessas bordas, onde elétrons se comportam como seus próprios antipartículas, um fenômeno conhecido como reflexão cruzada de Andreev.”
A chave para o sucesso dessa pesquisa, conforme destacado por Gertjan Lippertz, co-primeiro autor do estudo, foi a capacidade de realizar todas as etapas de fabricação e medições em um único laboratório. Isso não apenas garantiu um controle preciso das condições experimentais, mas também permitiu avanços significativos na compreensão e manipulação desses estados quânticos delicados.
Além da Universidade de Colônia, a pesquisa contou com a colaboração de instituições renomadas como a KU Leuven, a Universidade de Basileia e a Forschungszentrum Jülich, dentro do cluster ML4Q. Este último contribuiu com suporte teórico essencial e proporcionou uma estrutura colaborativa que impulsionou o avanço das descobertas.
Essa conquista não apenas abre novos caminhos para pesquisas futuras, mas também promete transformar a computação quântica, oferecendo qubits mais estáveis e menos suscetíveis a erros. Compreender e manipular a supercondutividade topológica e os estados quânticos especiais das bordas de Majorana poderia representar um marco crucial no desenvolvimento de computadores quânticos mais robustos e escaláveis, capazes de lidar com problemas complexos que desafiam os limites da computação tradicional.