lunes, 14 de enero de 2013

Impurezas útiles

Las impurezas no siempre son defectos no deseados que degradan las propiedades de un sólido. A veces pueden ser usadas como sensibles sondas de las propiedades físicas de su huesped; por ejemplo, las impurezas magnéticas en superconductores no convencionales han ayudado a descifrar el mecanismo de paridad subyacente. Ahora, un grupo de investigadores discute como usar las impurezas magnéticas y no magnéticas para caracterizar un estado de materia que es dificil de observar experimentalmente: un superfluido topológico.

Los superfluidos topológicos son fluidos completamente carentes de fricción compuestos de fermiones en los cuales los estados cuánticos están topológicamente protegidos de dispersión y decoherencia. De acuerdo con la teoría, los superfluidos topológicos pueden albergar excitaciones conocidas como cuasipartícular de Majorana, los cuales son capaces de formar robustos estados de superposición cuántica y por tanto son de gran interés para aplicaciones de computación cuántica. Se conjeturó que ciertos superconductores, nanocables, y aislantes topológicos tridimensionales pueden albergar un superfluido topológico, pero a fecha de hoy no ha sido posible confirmar de forma convincente la existencia de este estado de materia en ninguno de estos sistemas.



Los autores calcularon los estados electrónicos cercanos a una impureza incrustada en un superfluido topológico. Sus descubrimientos sugieren que un estado electrónico, unido a una impureza, surgiría en un espectro con huecos de otra manera, independientemente del tipo de impureza o superfluido. Ese tipo de estado medio hueco llevaría a espectroscopía observable que podría proporcionar firmas sin ambigüedad del estado superfluido topológico. Además, sus cálculos muestran que la función de onda de tal estado de impureza tiene la misma simetría espacial que el estado Majorana, lo cual sugiere el uso de impurezas controladas en superfluidos topológicos como bits cuánticos elementales.

Via physics.aps

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