Se muestra el milagro superconductor de cerio-rodio-arsénico (CeRh2As2). Gracias a una subvención de 2,7 millones de euros del Consejo Europeo de Investigación, Elena Hassinger podrá continuar su investigación sobre este tema en el Clúster de Excelencia ct.qmat durante los próximos cinco años. Crédito: Jörg Bandmann/ct.qmat
El superconductor no convencional CeRh2Como2: Superestrella cuántica
La investigación de Elena Hassinger, experta en física de bajas temperaturas que trabaja en complejidad y topología en ct.qmat-quantum Matter (una iniciativa conjunta de dos universidades de Würzburg y Dresde), siempre ha sido sinónimo de frío extremo.
En 2021, descubrió el superconductor no convencional cerio-rodio-arsénico CeRh.2Como2) Los superconductores suelen tener una fase de transporte de electrones sin resistencia, que se produce por debajo de una determinada temperatura crítica. Sin embargo, como se informó en una revista académica ciencia, CeRh2Como2 Es el único material cuántico que cuenta con dos estados superconductores específicos.
La conducción de corriente sin pérdidas en superconductores ha seguido siendo un tema central en la física del estado sólido durante décadas y se ha convertido en una perspectiva importante para el futuro de la ingeniería energética. Descubrimiento de una segunda fase superconductora en CeRh2Como2Esto se debe a la estructura cristalina asimétrica alrededor del cerio.
» data-gt-translate-attributes=»({«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»})» tabindex=»0″ role=»link»>atom (el resto de la estructura cristalina es perfectamente simétrica), lo que convierte a este compuesto en un candidato ideal para uso topológico.
» data-gt-translate-attributes=»({«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»})» tabindex=»0″ role=»link»>Computación cuántica.
Hassinger planea ampliar su búsqueda a otros materiales cuánticos con propiedades estructurales inusuales similares para lograr superconductividad topológica a altas temperaturas.
Beca de consolidación del ERC: impulso de 2,7 millones de euros del Consejo Europeo de Investigación
El Consejo Europeo de Investigación otorgó a Hassinger 2,7 millones de euros (2,96 millones de dólares) por su proyecto «Estados cuánticos exóticos mediante simetría de inversión localmente rota en condiciones extremas: extremas». Durante los próximos cinco años pretende utilizar estos fondos para seguir estudiando el «milagro» superconductor CeRh.2Como2 En sus laboratorios de Dresde descubrió materiales cuánticos relevantes y contribuyó a avances significativos en la computación cuántica topológica.
Elena Hassinger es catedrática de Física de Bajas Temperaturas de Sistemas Electrónicos Complejos en el Grupo de Excelencia ct.qmat de Würzburg-Dresden. El Consejo Europeo de Investigación le ha concedido 2,7 millones de euros para continuar su investigación pionera en superconductores no convencionales. Su cátedra se encuentra en la Universidad Técnica de Dresde. Crédito: Tobias Ritz/ct.qmat
«Si podemos confirmar en el laboratorio las predicciones teóricas de los estados topológicos de la superficie de mi compuesto de cerio, rodio y arsénico, esto podría conducir a la creación de bits cuánticos topológicos (qubits). Este es un gran paso adelante”, explica Hassinger.
Enorme potencial para la computación cuántica topológica
Los qubits topológicos son conocidos por su robustez, ya que producen estados cuánticos que son significativamente más estables en comparación con sus homólogos no topológicos. Un desafío importante en la investigación actual es desarrollar un método que pueda sostener simultáneamente 1.000 qubits.
Lograr esto permitiría a los procesadores cuánticos completar tareas en minutos que a las supercomputadoras tradicionales les llevarían años. Por eso las mentes brillantes de ct.qmat se centran en la investigación de materiales cuánticos topológicos.
Investigación innovadora en condiciones extremas de laboratorio
En su búsqueda por investigar el superconductor cerio-rodio-arsénico no convencional, Hassinger primero necesitó un criostato para enfriar la muestra de material a 0,35 Kelvin (menos de –272,8 grados).
» data-gt-translate-attributes=»({«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»})» tabindex=»0″ role=»link»>Celsius)
“Esta máquina cuesta un millón de euros. Las conversaciones ya están en marcha», reveló.
Cuando la muestra está lo suficientemente fría, se somete a una tensión intensa y a un campo magnético ultrafuerte de hasta 18 Tesla, que supera el campo de 0,1 Tesla de un imán de herradura típico.
«La realización de estas mediciones del campo magnético de alta presión puede llevar varios meses y requiere ajustes diarios precisos», explica Hassinger sobre su enfoque experimental. Su objetivo es examinar de cerca la segunda fase superconductora de cerio-rodio-arsénico para demostrar finalmente que el material es un superconductor topológico. Si tiene éxito, este «material milagroso» permitiría la conducción de electrones sin pérdidas, pero también tendría estados superficiales topológicos robustos que podrían usarse potencialmente en operaciones de computación cuántica.
descripción general
«El Consejo Europeo de Investigación financia investigaciones pioneras prometedoras con una beca Consolidator Grant del ERC. Elena Hassinger es una física experimentada que descubrió una sustancia extraordinaria. Con esta nueva beca, pretende ser la primera en caracterizar experimentalmente sus exóticos estados cuánticos y encontrar estados cuánticos relacionados. estados en sustancias similares a altas temperaturas», afirma el profesor Matthias Wojta, portavoz de ct.qmat en Dresde. «Estamos encantados de tenerla como parte de nuestra familia de investigación ct.qmat», añade.
Referencia: «Transición inducida por campo al estado superconductor de CeRh2As2» por S. Khim, JF Landaeta, J. Banda, N. Bannor, M. Brando, PMR Brydon, D. Hafner, R. Küchler, R. Cardoso-Gil .U. Stockert, AP Mackenzie, DF Augterberg, C. Giebel y E. Hassinger, 26 de agosto de 2021, ciencia.
DOI: 10.1126/ciencia.abe7518
