Físicos criam um elemento de memória para trabalhar em temperaturas ultrabaixas

Uma equipe internacional de cientistas do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou e da Universidade de Estocolmo propôs um dispositivo em miniatura capaz de se tornar um elemento de memória capaz de operar em temperaturas ultrabaixas. A descoberta pode formar a base de ambos os sistemas de computação quântica e ajudar a criar eletrônicos mais eficientes com consumo mínimo de energia e mesmo sob condições de supercondutividade.

Fonte da imagem: Nano Letters

Os cientistas realizaram experimentos com a chamada junção Josephson (contato). A junção Josephson consiste em dois supercondutores separados por um dielétrico fino. Por estrutura, isso é como um capacitor com duas placas separadas por um dielétrico, apenas no caso de uma junção Josephson, quando a corrente passa pelas placas, uma corrente supercondutora começa a fluir pelo dielétrico.

A magnitude da corrente supercondutora é definida pela diferença de fase entre as funções de onda dos elétrons em ambos os lados da barreira (dielétrica). Notavelmente, os elétrons de cada lado da barreira atuam como uma entidade única em termos dessa característica, e a diferença de fase entre eles resulta do tunelamento através do dielétrico. E é a possibilidade de uma mudança controlada na diferença de fase, que os físicos mostraram em uma série de experimentos, que torna possível definir as configurações para transições supercondutoras. Em algumas condições, a corrente flui bastante forte e pode ser considerada “1”, em outras condições é pequena e o estado do elemento pode ser considerado “0”.

Além disso, os cientistas conseguiram controlar remotamente o elemento supercondutor sem fios, o que é especialmente importante para sistemas quânticos supersensíveis. Isso foi feito de forma original através de um sistema de armadilhas construídas artificialmente no cristal. Como se sabe, um campo magnético não pode penetrar em um supercondutor. Os físicos conseguiram iniciar os chamados vórtices Abrikosov no cristal. Esses vórtices são interessantes porque representam uma circulação semelhante a um vórtice de uma corrente supercondutora em torno de um núcleo normal. Sob certas condições, na região do vórtice de Abrikosov, o campo magnético pode penetrar no supercondutor em quanta individuais sem violar a supercondutividade como um todo.

Ao manipular esses vórtices – fazendo-os saltar de uma armadilha para outra com a ajuda de pulsos – os cientistas provaram que podem controlar a diferença de fase das funções de onda na junção Josephson mais próxima, ou, em outras palavras, fazer a corrente supercondutora fluem pelas junções com intensidade diferente e controlada. Um pouco mais sobre esse experimento pode ser lido na publicação “For Science” ou detalhadamente em um artigo na publicação Nano Letters.