MADRID, 12 de marzo. (PRENSA UE) – Los físicos japoneses han creado estados electrónicos que se asemejan a moléculas y prometen ser utilizados en futuras computadoras cuánticas en circuitos superconductores. La ventaja más obvia de los superconductores (materiales que no tienen resistencia al flujo de electrones) en los circuitos electrónicos es que no generan calor innecesario, lo que limita la eficiencia energética de los circuitos convencionales.
Pero tienen otra gran ventaja. La superconductividad se debe a interacciones mecánicas cuánticas entre electrones. Estos extraños efectos pueden explotarse en los dispositivos, dándoles muchas funciones que no se encuentran en los dispositivos normales.
Ahora, Sadashige Matsuo del Centro RIKEN de Ciencias de la Materia Emergentes y sus colegas han estudiado exactamente este efecto. Conocida como molécula de Andreev, podría utilizarse para la tecnología de la información cuántica en futuras computadoras cuánticas. El artículo fue publicado en la revista Nature Communications.
El componente fundamental de un circuito superconductor es la unión Josephson: un dispositivo creado intercalando un material normal entre dos superconductores, que puede impulsar una supercorriente. Cuando un material normal interactúa con un superconductor, un electrón del material normal se refleja como un hueco y se crea un par de electrones en el superconductor. Esta reflexión forma estados ligados en el material regular de la unión de Josephson, llamados estados ligados de Andreev.
Si dos uniones de Josephson están lo suficientemente cerca, pueden formar una molécula de Andreev uniéndose entre sí. Matsuo y sus colegas se centraron en dos uniones Josephson que comparten un electrodo superconductor corto. En la estructura, se espera que los estados unidos de Andreev en diferentes uniones se unan entre sí a través del electrodo compartido.
Cuando existen estas moléculas de Andreev, una unión Josephson puede controlar otra unión Josephson, explicó Matsuo en un comunicado. Aquí es donde surgen extraños y útiles fenómenos de transporte superconductor, como el efecto del diodo Josephson, efecto que puede dar lugar a rectificadores que disipen menos potencia en los circuitos superconductores. Matsuo y sus colegas fabricaron dos uniones Josephson utilizando una fina capa de arseniuro de indio.
Luego los acoplaron a través de un electrodo de aluminio superconductor convencional, que se superconduce a temperaturas muy bajas. El equipo estudió las propiedades electrónicas de esta estructura midiendo la corriente de túnel en las uniones a diferentes voltajes e intensidades de campo magnético, una técnica llamada espectroscopia de túnel. Esto les permitió observar los niveles de energía en las uniones de Josephson correspondientes a las moléculas de Andreev.
Los investigadores informaron sobre las propiedades espectroscópicas de las moléculas de Andreev en diferentes estructuras del dispositivo, dijo Matsuo. Pero ahora los hemos observado en uniones Josephson emparejadas y hemos demostrado por primera vez su controlabilidad. Nuestro trabajo proporciona información básica sobre la molécula de Andreev.
Y esto allanará el camino para diseñar fenómenos de transporte superconductores exóticos en las uniones Josephson en el futuro.
