Cientistas do Laboratório Nacional Ames do Departamento de Energia dos EUA e da Universidade Estadual de Iowa descobriram um “eco quântico” inesperado em um material supercondutor. Essa descoberta fornece insights sobre comportamentos quânticos que podem ser utilizados em tecnologias de detecção e computação quântica de próxima geração.
Supercondutores são materiais que conduzem eletricidade sem resistência. Dentro desses supercondutores, existem vibrações coletivas conhecidas como “modos de Higgs”. Um modo de Higgs é um fenômeno quântico que ocorre quando o potencial eletrônico flutua de maneira semelhante a um bóson de Higgs. Eles aparecem quando um material está passando por uma transição de fase supercondutora.
Observar essas vibrações tem sido um desafio para os cientistas, pois elas existem por um tempo muito curto. Elas também têm interações complexas com quasi-partículas, que são excitações semelhantes a elétrons que surgem da quebra da supercondutividade.
No entanto, utilizando técnicas avançadas de espectroscopia em terahertz (THz), a equipe de pesquisa descobriu um novo tipo de eco quântico, denominado “eco de Higgs”, em materiais de nióbio supercondutores utilizados em circuitos de computação quântica.
“Ao contrário dos ecos convencionais observados em átomos ou semiconductores, o eco de Higgs surge de uma interação complexa entre os modos de Higgs e as quasi-partículas, levando a sinais incomuns com características distintas”, explicou Jigang Wang, um cientista do Ames Lab e líder da equipe de pesquisa.
De acordo com Wang, o eco de Higgs pode lembrar e revelar caminhos quânticos ocultos dentro do material. Ao utilizar pulsos de radiação THz precisamente cronometrados, sua equipe foi capaz de observar esses ecos. Com esses pulsos de radiação THz, eles também podem usar os ecos para codificar, armazenar e recuperar informações quânticas embutidas nesse material supercondutor.
Essa pesquisa demonstra a capacidade de controlar e observar a coerência quântica em supercondutores e abre caminho para métodos potenciais novos de armazenamento e processamento de informações quânticas.
“Compreender e controlar esses ecos quânticos únicos nos aproxima de um computação quântica prática e de tecnologias avançadas de detecção quântica”, disse Wang.
Este projeto foi parcialmente apoiado pelo Centro de Materiais Quânticos Supercondutores e Sistemas (SQMS).
