UCHILE/DICYT La computación cuántica es probablemente una de las tecnologías más complejas, desafiantes y prometedoras del siglo XXI. Parece ciencia ficción, pero no lo es. Con esta impronta, un grupo de científicos chilenos y argentinos lograron un avance notable en el conocimiento del mundo cuántico, identificando cómo controlar la conducción eléctrica en este tipo de materiales usando la luz. El artículo que dio a conocer este trabajo, titulado ‘Spin-polarized photocurrents’, fue publicado en la revista científica Nano Letters de abril.
La investigación, dirigida por físicos de la Universidad de Chile y de la Universidad Nacional de Córdoba (Argentina), estuvo centrada en el uso de “aislantes topológicos”, materiales que se caracterizan por ser aislantes en el interior y conductores de electricidad en su superficie. “Es muy complejo controlar estas corrientes, pero tienen la ventaja de que son muy resistentes a impurezas del material. Nosotros logramos un mecanismo de control externo de ellas, para transportar electricidad según nuestra voluntad. En concreto, lo hacemos mediante iluminación láser”, así lo explica Esteban Rodríguez, estudiante del Doctorado en Ciencias mención Física de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la U. de Chile.
Un salto “cuántico”
El trabajo permite “controlar al aislante topológico. Es una propuesta que podría ‘domesticarlos’, tal cual la humanidad ha domesticado animales para tareas en concreto. La investigación representa un avance orientado a la manipulación de las corrientes que permiten generar diferentes tipos de señales electrónicas», indica el investigador de la Universidad de Chile.
Hay al menos dos áreas donde los aislantes topológicos podrían ser utilizados en el futuro: el primero es el transporte de corriente sin disipación (pérdida de energía) a temperaturas más cercanas a la ambiente y el segundo es su eventual uso en computación cuántica para ejecutar las operaciones matemáticas en dichos dispositivos. “En computación cuántica, el principal desafío es que las operaciones son susceptibles a errores. En un aislante topológico esta posibilidad es menor dado que dichas corrientes de borde son más difíciles de alterar. Como nuestra investigación permite más control sobre ellas, podríamos generar operaciones menos erráticas», añade Rodríguez.
El siguiente paso
El hallazgo ofrece una nueva forma para manejar estas corrientes, es decir, encenderlas o apagarlas selectivamente. Sin embargo, ahora los científicos pretenden dar un paso adicional: “por ejemplo, si tenemos dos de estas corrientes, queremos intercambiar el rol físico entre ellas modificando el borde por donde se propagan”, explica.
“La manipulación del espín se avizora como un elemento crucial, tanto en dispositivos (se habla de la “espintrónica” como una tecnología que superaría a la electrónica moderna), como para computación cuántica. Nuestro avance agrega al conocimiento en estos campos y muestra un camino para lograr controlar esta variable (el espín) usando luz”, concluye Luis Foa, académico del Departamento de Física de la FCFM de la Universidad de Chile.
Para alcanzar estos resultados, el equipo compuesto por Matías Berdakin, de la Universidad Nacional de Córdoba, junto a Esteban Rodríguez y el Doctor Luis Foa Torres, de la Universidad de Chile, trabajó durante un año y medio realizando modelos computacionales que resuelven numéricamente las ecuaciones que representan la física de estos dispositivos.
