El grafeno como posible material cuántico para ordenadores
Uno de los fenómenos más extraños en la física de la materia condensada es el efecto Hall cuántico fraccional, un estado electrónico exótico con fases que, al parecer, podrían tener las propiedades adecuadas para construir un ordenador cuántico topológico. Se trata de una propiedad de un estado colectivo en el cual los electrones enlazan las líneas de flujo magnético para generar nuevas cuasipartículas y las excitaciones tienen una carga elemental fraccional y, probablemente, también estadísticas fraccionales. Los estudios recientes han indicado evidencias de efecto Hall cuántico fraccional en el grafeno, motivo por el cual resultaría adecuado para obtener dispositivos veloces de computación cuántica. El grafeno es un material 2D extraordinario que presenta efectos de muchos cuerpos únicos y sorprendentes como resultado de interacciones fuertes entre electrones. Animados por sus posibilidades en futuras tecnologías electrónicas, los científicos iniciaron el proyecto EXOTICPHASES4QIT (Exotic quantum phases in graphene and other modern nanomaterials - Physical foundation for quantum information technology). El equipo implementó potentes métodos de computación para modelizar estructuras electrónicas y efectos de muchos cuerpos en grafeno nanoestructurado con una forma y tipo de bordes específicos. El objetivo era estudiar la aparición de fases electrónicas exóticas. Los científicos también realizaron estudios comparativos del efecto Hall cuántico fraccional en el grafeno y en semiconductores convencionales. Los resultados ofrecen información más detallada de las propiedades magnéticas de nanoestructuras de grafeno con muchos electrones y muestran el papel que desempeña la degeneración del pseudoespín y los distintos pseudopotenciales de interacción en semiconductores. Los científicos también desarrollaron un modelo para describir el espín y el pseudoespín en sistemas con efecto Hall cuántico fraccional. Estos incluían fermiones compuestos (estados ligados de electrones y vórtices de muchos electrones), que tenían carga fraccional y presentaban estadísticas cuánticas no abelianas. El modelo también permitió a los científicos enriquecer el conocimiento de la incompresibilidad de varios estados Hall cuánticos fraccionales para factores de forma 3/8 y 4/11. EXOTICPHASES4QIT dio como resultado quince publicaciones en revistas internacionales de alto impacto y siete invitaciones a ponencias en congresos.
Palabras clave
Grafeno, ordenadores cuánticos, estados exóticos, efecto Hall cuántico fraccional, efectos de muchos cuerpos
