Mysterious “Quantum Echo” em supercondutores poderia desbloquear nova tecnologia
Os cientistas do Laboratório Nacional do Departamento de Energia dos EUA e da Universidade Estadual de Iowa descobriram um inesperado “eco quântico” em um material supercondutor. Essa descoberta fornece informações sobre comportamentos quânticos que podem ser usados para as tecnologias de detecção e computação quânticas de próxima geração.
Os supercondutores são materiais que carregam eletricidade sem resistência. Dentro desses supercondutores, há vibrações coletivas conhecidas como “modos Higgs”. Um modo Higgs é um fenômeno quântico que ocorre quando seu potencial de elétrons flutua de maneira semelhante a um bóson de Higgs. Eles aparecem quando um material está passando por uma transição de fase supercondutora.
Observar essas vibrações tem sido um desafio de longa data para os cientistas, porque eles existem por um tempo muito curto. Eles também têm interações complexas com as quasipartículas, que são excitações semelhantes a elétrons que emergem da quebra da supercondutividade.
No entanto, usando técnicas avançadas de espectroscopia de Terahertz (THz), a equipe de pesquisa descobriu um novo tipo de eco quântico, chamado “Higgs Echo”, em materiais de nióbio supercondutores utilizados em circuitos de computação quântica.
“Ao contrário dos ecos convencionais observados em átomos ou semicondutores, o eco Higgs surge de uma interação complexa entre os modos Higgs e as quasipartículas, levando a sinais incomuns com características distintas”, explicou Jigang Wang, um cientista do Ames Lab e líder da equipe de pesquisa.
Segundo Wang, o Higgs Echo pode se lembrar e revelar vias quânticas ocultas dentro do material. Usando pulsos de radiação THZ com precisão, sua equipe conseguiu observar esses ecos. Usando esses pulsos de radiação THz, eles também podem usar os ecos para codificar, armazenar e recuperar informações quânticas incorporadas nesse material supercondutor.
Esta pesquisa demonstra a capacidade de controlar e observar a coerência quântica em supercondutores e abre caminho para novos métodos potenciais de armazenamento e processamento de informações quânticas.
“Compreender e controlar esses ecos quânticos únicos nos aproxima de uma etapa mais próxima da computação quântica prática e das tecnologias avançadas de detecção quântica”, disse Wang.
Este projeto foi parcialmente suportado através do Centro de Materiais Quânticos e Sistemas Supercondutores (SQMS).
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