Tecnologia quântica livre de radiação pode ser possível com o grafeno

Uma das propriedades mais notáveis dos compostos de terras raras é o surgimento de estados supercondutores e, particularmente, os estados supercondutores necessários para construir futuros computadores quânticos. Embora esses compostos de terras raras específicos, conhecidos como supercondutores de férmions pesados sejam conhecidos há décadas, fazer deles tecnologias quânticas utilizáveis ​​continua sendo um desafio. Isso ocorre porque esses materiais contêm compostos altamente radioativos, como urânio e plutônio, tornando seu uso limitado no mundo real.

Uma nova pesquisa revelou um caminho alternativo para projetar os fenômenos fundamentais desses compostos de terras raras apenas com o uso de grafeno, que não possui problemas de segurança destes compostos. O resultado empolgante do novo artigo mostra como um estado quântico conhecido como "férmion pesado" pode ser produzido pela combinação de três camadas torcidas de grafeno. Um férmion pesado é uma partícula - neste caso, um elétron - que se comporta como se tivesse muito mais massa do que realmente tem. A razão pela qual ele se comporta dessa forma deriva dos efeitos quânticos únicos de muitos corpos que foram observados apenas em compostos de terras raras até agora. 

Este comportamento de férmions pesados ​​é conhecido por ser a força motriz dos fenômenos necessários para usar esses materiais para computação quântica topológica. Este novo resultado demonstra uma nova forma não radioativa de atingir esse efeito usando apenas carbono, abrindo um caminho para explorar de forma sustentável a física de férmions pesados ​​em tecnologias quânticas.

No artigo de autoria de Aline Ramires, (Paul Scherrer Institute, Switzerland) and Jose Lado (Aalto University), os pesquisadores mostram como é possível criar férmions pesados ​​com materiais baratos e não radioativos. Para fazer isso, eles usaram o grafeno que, apesar de ser quimicamente idêntico ao material que é usado em lápis, por exemplo, sua espessura sub-nanométrica mostra propriedades elétricas únicas. Sobrepondo as camadas finas de carbono umas sobre as outras em um padrão específico, onde cada folha é girada em relação à outra, os pesquisadores podem criar o efeito de propriedades quânticas que faz com que os elétrons no grafeno se comportem como férmions pesados.