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Componenti superconduttori e ferromagnetici per i nanoibridi

Le proprietà collettive dei sistemi ibridi di nanomateriali sono molto diverse da quelle dei singoli componenti. Alcuni scienziati finanziati dall’UE stanno studiando in che modo si modifica il trasporto della carica per promuovere lo sviluppo di dispositivi con uno sguardo all’informatica quantistica.
Componenti superconduttori e ferromagnetici per i nanoibridi
In molte nanostrutture, si è osservato che il trasporto di elettroni mostra coerenza quantistica e obbedisce a leggi particolari, molto diverse da quelle dei sistemi macroscopici e microscopici. Queste scoperte aprono la strada al nuovo campo della fisica mesoscopica.

Con il progetto LODIHYBRIDS (Correlations and proximity effect in low-dimensional and hybrid structures), finanziato dall’UE, gli scienziati hanno esplorato i comportamenti mesoscopici all’interno dei sistemi ibridi combinando materiali con proprietà antagoniste. Tra questi, i sistemi ferromagnetici superconduttori si sono rivelati un esempio interessante.

Ferromagnetismo e superconduttività sono considerati fenomeni di antagonismo, almeno a prima vista. Mentre la superconduttività tende ad allineare le rotazioni degli elettroni in coppie di Cooper opposte, il ferromagnetismo favorisce l’allineamento parallelo di momenti magnetici e spin orientati nella stessa direzione.

Nelle nanostrutture ibride, dove un materiale non-superconduttore è in contatto con un superconduttore, le coppie di Cooper e le eccitazioni elettroniche si scambiano. I ricercatori del progetto LODIHYBRIDS hanno studiato la cosiddetta corrente di Andreev indotta dalla risonanza ferromagnetica e altri effetti a livello di interfaccia.

In seguito, si sono concentrati sugli stati legati di Majorana, un tema critico nella ricerca della fisica mesoscopica sperimentale. La generazione, la rilevazione e la manipolazione degli stati legati di Majorana mantengono la promessa dell’informatica quantistica topologicamente protetta.

Un sistema ibrido contenente isolanti topologici o nanofili è stato utilizzato per identificare le caratteristiche degli stati legati di Majorana con l’obiettivo di proporre nuovi modi per crearli sperimentalmente. Le conseguenze della superconduttività topologica associata agli stati legati di Majorana è stata studiata sulle giunzioni Josephson.

I risultati del progetto LODIHYBRIDS dovrebbero aiutare a comprendere meglio i sistemi ibridi in cui il contatto diretto tra materiali con proprietà antagoniste determina dinamiche uniche. Tali effetti avranno un ruolo chiave nel futuro dei computer quantistici.

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Keywords

Nanoibrido, nanomateriale, informatica quantistica, ferromagnetismo, superconduttività