Descubrimiento de una transición cuántica inesperada en películas de óxido de indio.
Investigadores franceses acaban de arrojar luz sobre un fenómeno cuántico excepcional y raro en superconductores de óxido de indioofreciendo nuevas perspectivas para el futuro de los materiales cuánticos.
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Un estudio reciente revela que los superconductores de óxido de indio altamente desordenados experimentan una transición de fase cuántica de primer orden. Este tipo de transición, caracterizada por un cambio repentino, es extremadamente raro en los superconductores, que suelen experimentar transiciones graduales de segundo orden.
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¿Por qué investigar la física cuántica de los superconductores?
La investigación cuántica sobre superconductores tiene como objetivo desarrollar tecnologías revolucionarias para la informática y las comunicaciones. Se centra en la creación de qubits superconductores, los componentes fundamentales de las computadoras cuánticas, que permiten cálculos exponencialmente más rápidos que las computadoras clásicas. Esta investigación también explora nuevos materiales superconductores para mejorar el rendimiento de los qubits, reducir las pérdidas de energía y aumentar la coherencia cuántica. Además, esta investigación contribuye al desarrollo de sensores ultrasensibles, a una mejor distribución de la electricidad y a la exploración de nuevos fenómenos físicos fundamentales.
Rigidez superfluida en cuestión
La rigidez superfluida, que mide la resistencia de un estado superconductor a los cambios de fase, juega un papel crucial en nuestra comprensión de la superconductividad y sus fallas durante las transiciones de fase. Al contrario de lo que suele observarse, el estudio mostró una caída inesperada y abrupta de la rigidez superfluida en las películas de óxido de indio.
Técnicas avanzadas de espectroscopia.
Para explorar las propiedades internas de estos materiales, los investigadores utilizaron espectroscopía de microondas. Este método les permitió medir con precisión la rigidez del superfluido, observando una caída sorprendente y pronunciada en lugar de un cambio gradual.
Estado especial de los pares de Cooper.
El estudio también reveló un comportamiento inusual de los pares de Cooper, pares de electrones que facilitan la superconductividad. La introducción de desorden en el material cambió la forma en que interactúan estos pares, lo que provocó un conflicto entre el estado superconductor y un nuevo estado aislante llamado vidrio aislante de pares de Cooper.
Dieta pseudogap
Los autores del estudio descubrieron que la temperatura crítica a la que las películas pierden su capacidad superconductora ya no está determinada por la magnitud del acoplamiento de electrones sino por la propia rigidez del superfluido. Esto indica que el material está entrando en un régimen pseudogap, un estado especial en el que se forman pares de electrones pero no se coordinan para mantener la superconductividad.
Implicaciones y potencial
Esta rara transición y los nuevos conocimientos sobre la rigidez superfluida y el régimen de pseudogap abren perspectivas prometedoras para el diseño de nuevos materiales cuánticos, particularmente en superconductores de alta temperatura, cruciales para las tecnologías cuánticas.
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Este artículo explora una rara transición de fase cuántica en superconductores de óxido de indio, destacando cambios fundamentales y descubrimientos inesperados que podrían influir en el desarrollo futuro de materiales cuánticos avanzados.
Fuente : Naturaleza
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