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Construyen un dispositivo cuántico a base de grafeno

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Los sensores sensibles de tales dispositivos son capaces de medir los cambios en los campos magnéticos y tienen aplicaciones en medicina, geología y arqueología.
Imagen ilustrativa

Por primera vez, los investigadores del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich (ETH Zurich) han podido fabricar un dispositivo de interferencia cuántica superconductora (SQUID, por sus siglas en inglés). Este primer componente superconductor a partir de bicapas de grafeno retorcido, en las que las dos capas atómicas giran ligeramente entre sí, es cuánticamente coherente y sensible a los campos magnéticos. Con esto demostraron la interferencia de las cuasipartículas superconductoras, lo que abre perspectivas interesantes para la investigación fundamental, comunicaron el pasado jueves.

Los sensores sensibles de los SQUID son capaces de medir incluso los cambios más pequeños en los campos magnéticos y tienen aplicaciones en medicina, geología y arqueología. Los SQUID pueden albergar bits cuánticos (qubits) necesarios para realizar operaciones cuánticas, por lo que son para la superconductividad lo que los transistores son para la tecnología de semiconductores. "Los bloques de construcción fundamentales para circuitos más complejos", explica Klaus Ensslin en el Laboratorio de Física del Estado Sólido de ETH Zurich.

Las ventajas

Aunque los dispositivos de grafeno no representan un gran avance para la tecnología SQUID convencional, ya que no son más sensibles que sus homólogos fabricados en aluminio e igualmente necesitan ser ultraenfriados, sí amplían significativamente el espectro de aplicaciones del grafeno. "Hace cinco años ya pudimos demostrar que el grafeno podía usarse para construir transistores de un solo electrón. Ahora hemos agregado superconductividad", comentó Ensslin.

Sin embargo, el comportamiento del grafeno se puede controlar de manera específica dependiendo del voltaje aplicado. Así, el material puede ser aislante, conductor o superconductor. "El rico espectro de oportunidades que ofrece la física del estado sólido está a nuestra disposición", subrayó Ensslin.

También es interesante que los dos bloques de construcción fundamentales de un semiconductor (transistor) y un superconductor (SQUID) ahora se pueden combinar en un solo material. "Normalmente, el transistor está hecho de silicio y el SQUID de aluminio", dice Ensslin. "Estos son materiales diferentes que requieren diferentes tecnologías de procesamiento".

Desafíos de su producción

La tecnología del grafeno superconductor lleva un proceso de producción extremadamente desafiante y muy pocos grupos experimentales en todo el mundo son capaces de convertirlo en un componente funcional. "Se debe reajustar toda la tecnología de semiconductores estándar, lo que hace que este trabajo sea extremadamente desafiante", dice Elías Portolé, creador del dispositivo. Los resultados de esta investigación se publicaron recientemente en Nature Nanotechnology. 

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