Nova descoberta do grafeno pelo MIT molda o futuro da computação quântica

Conhecido pelos físicos como "efeito Hall quântico fracionário", o efeito foi observado algumas vezes, principalmente sob campos magnéticos muito elevados e estáveis. Mas agora, uma equipe de pesquisadores do MIT, observou o efeito de carga fracionária em um material mais simples: Cinco camadas de grafeno superpostas.

Quando exatamente cinco folhas de grafeno são empilhadas, como degraus de uma escada, a estrutura resultante fornece as condições certas para a passagem dos elétrons como frações de sua carga total - sem necessidade de qualquer campo magnético externo. Esta é a primeira evidência do "efeito Hall anômalo quântico fracionário" (o termo "anômalo" refere-se à ausência de campo magnético) no grafeno cristalino, um material que os físicos não esperavam que apresentasse esse efeito.

O efeito Hall quântico fracionário é um exemplo dos fenômenos estranhos que podem surgir quando as partículas deixam de se comportar como unidades individuais e passam a agir juntas como um todo. Este comportamento coletivo "correlacionado" emerge em estados especiais, por exemplo quando os elétrons são desacelerados do seu ritmo, normalmente frenético, para um movimento lento que permite às partículas sentirem-se umas às outras e interagirem.

A carga fracionária do elétron, ao ser obtida sem a necessidade de um campo magnético, abriu um caminho promissor para a computação quântica topológica, uma forma mais segura de computação quântica, na qual o ingrediente adicional da topologia (uma propriedade que permanece inalterada diante de deformação ou perturbação) dá aos qubits uma proteção adicional ao realizar uma computação.

Este esquema de computação é baseado em uma combinação de efeito Hall quântico fracionário e um supercondutor. Até o ano passado isso era impensável porque o forte campo magnético até então necessária para obter a carga fracionária destrói a supercondutividade. Agora, as cargas fracionárias obtidas no ditelureto de molibdênio ou nas cinco camadas de grafeno podem servir como qubit topológico.