University College Cork. « Nueva técnica de visualización cuántica para identificar materiales para la computación cuántica de próxima generación». ScienceDaily. ScienceDaily, 29 de mayo de 2025.
<www.sciencedaily.com/releases/2025/05/250529145539.htm>
Científicos del University College Cork (UCC) en Irlanda han desarrollado una nueva y poderosa herramienta para encontrar la próxima generación de materiales necesarios para la computación cuántica a gran escala y tolerante a fallos.
Este avance significativo significa que, por primera vez, los investigadores han encontrado una manera de determinar de una vez por todas si un material puede usarse de manera efectiva en ciertos microchips de computación cuántica.
Los principales hallazgos se han publicado hoy en la revista académica Science y son el resultado de una gran colaboración internacional que incluye el trabajo teórico líder del Prof. Dung-Hai Lee en la Universidad de California, Berkeley, y la síntesis de materiales de los profesores Sheng Ran y Johnpierre Paglione en la Universidad de Washington en St. Louis y la Universidad de Maryland respectivamente.
Utilizando equipos que se encuentran sólo en tres laboratorios en todo el mundo, los investigadores del Grupo Davis con sede en la UCC pudieron determinar definitivamente si el ditelururo de uranio (UTe 2 ), que es un superconductor conocido, tenía las características necesarias para ser un superconductor topológico intrínseco.
Un superconductor topológico es un material único que, en su superficie, alberga nuevas partículas cuánticas llamadas fermiones de Majorana. En teoría, pueden utilizarse para almacenar información cuántica de forma estable sin verse perturbados por el ruido y el desorden que plagan las computadoras cuánticas actuales. Los físicos han buscado durante décadas un superconductor topológico intrínseco, pero ningún material descubierto hasta la fecha cumple todos los requisitos.
UTe 2 había sido considerado un fuerte material candidato para la superconductividad topológica intrínseca desde su descubrimiento en 2019, sin embargo, ninguna investigación había evaluado definitivamente su idoneidad, hasta ahora.
Utilizando un microscopio de efecto túnel de barrido (STM) que opera en un nuevo modo inventado por Séamus Davis, profesor de Física Cuántica en la UCC, un equipo dirigido por Joe Carroll, investigador de doctorado del Grupo Davis y Kuanysh Zhussupbekov, investigador postdoctoral Marie Curie, pudieron concluir de una vez por todas si UTe 2 es el tipo correcto de superconductor topológico.
Los experimentos realizados utilizando el STM «Andreev» (que se encuentra únicamente en los laboratorios del profesor Davis en Cork, en la Universidad de Oxford en el Reino Unido y en la Universidad de Cornell en Nueva York) descubrieron que el UTe 2 es de hecho un superconductor topológico intrínseco, pero no exactamente el tipo que los físicos han estado buscando.
Sin embargo, este experimento, el primero de su tipo, constituye un gran avance en sí mismo.
Cuando se le preguntó sobre el experimento, el Sr. Carroll lo describió así: «Tradicionalmente, los investigadores han buscado superconductores topológicos mediante mediciones con sondas metálicas. Lo hacen porque los metales son materiales simples, por lo que prácticamente no desempeñan ningún papel en el experimento. Lo novedoso de nuestra técnica es que utilizamos otro superconductor para sondear la superficie de UTe 2. De esta manera, excluimos los electrones normales de la superficie de nuestra medición, dejando solo los fermiones de Majorana».
Carroll destacó además que esta técnica permitiría a los científicos determinar directamente si otros materiales son adecuados para la computación cuántica topológica.
Las computadoras cuánticas tienen la capacidad de resolver en segundos problemas matemáticos complejos que a las computadoras actuales les tomaría años resolver. Actualmente, gobiernos y empresas de todo el mundo compiten por desarrollar procesadores cuánticos con cada vez más bits cuánticos, pero la naturaleza voluble de estos cálculos cuánticos está frenando un progreso significativo.
A principios de este año, Microsoft anunció Majorana 1, que según la compañía es «la primera unidad de procesamiento cuántico (QPU) del mundo impulsada por un núcleo topológico».
Microsoft explicó que para lograr este avance se requirieron superconductores topológicos sintéticos basados en pilas de materiales convencionales cuidadosamente diseñadas.
Sin embargo, el nuevo trabajo del Grupo Davis significa que los científicos ahora pueden encontrar materiales individuales para reemplazar estos circuitos complicados, lo que potencialmente conduciría a mayores eficiencias en los procesadores cuánticos y permitiría muchos más qubits en un solo chip, acercándonos así a la próxima generación de computación cuántica.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por University College Cork . Nota: El contenido puede ser editado por motivos de estilo y extensión.
Referencia de la revista :
- Qiangqiang Gu, Shuqiu Wang, Joseph P. Carroll, Kuanysh Zhussupbekov, Christopher Broyles, Sheng Ran, Nicholas P. Butch, Jarryd A. Horn, Shanta Saha, Johnpierre Paglione, Xiaolong Liu, JC Séamus Davis, Dung-Hai Lee. Simetría de la función de onda de pares en UTe 2 a partir de la visualización del estado superficial de energía cero . Science , 2025; 388 (6750): 938 DOI: 10.1126/science.adk7219
