Pesquisadores da Universidade de Twente e da Universidade de Utrecht alcançaram um resultado importante, demonstrando pela primeira vez que é possível controlar a ativação e desativação de estados quânticos em materiais de germaneno ultrafinos apenas por meio de campos elétricos. Os pesquisadores conseguiram ajustar com precisão a intensidade do campo elétrico, fazendo com que estados “topológicos” especiais nas nanofitas desapareçam ou reapareçam. O estudo, intitulado “Controle elétrico de estados topológicos zero-dimensionais em nanofitas de germaneno ultrafinas”, foi publicado na revista Physical Review Letters.
Teoricamente, computadores quânticos podem ser extremamente rápidos e poderosos, pois utilizam qubits que podem existir simultaneamente em dois estados, ao contrário do 0 e 1 tradicionais. No entanto, construir qubits é um grande desafio, pois eles são sensíveis a ruídos e facilmente perdem informação. Assim, encontrar materiais estáveis para proteger estados quânticos frágeis é crucial. O germaneno, considerado “parente próximo” do grafeno, é formado por uma única camada de átomos de germânio dispostos de maneira levemente ondulada. Nas extremidades de nanofitas ultrafinas de germaneno (com largura de dois a quatro hexágonos), surgem estados topológicos zero-dimensionais, que, devido à alta resistência a ruídos, são unidades básicas ideais para qubits estáveis.
O novo estudo demonstra pela primeira vez que é possível alternar entre esses estados usando campos elétricos locais. O coautor do artigo, Esra van ‘t Westende, da Universidade de Twente, afirmou: “Conseguimos controlar totalmente esses estados terminais topológicos apenas com campos elétricos, ajustando a distância entre o microscópio de tunelamento por varredura e a nanofita para ligar ou desligar os estados quânticos.” Em campos elétricos baixos, as nanofitas ultrafinas exibem estados terminais claramente mensuráveis; com o aumento do campo, os estados desaparecem; já em nanofitas mais largas, o comportamento é inverso, com estados topológicos surgindo abruptamente sob campos altos. A equipe teórica da Universidade de Utrecht modelou o princípio do interruptor elétrico e previu os diferentes comportamentos de estruturas de larguras variadas.
Esta pesquisa faz parte do programa nacional holandês de Materiais Quânticos (QuMat), que promove a colaboração entre universidades da Holanda no desenvolvimento de novos materiais para tecnologias quânticas. O Dr. Pantelis Bampris, da Universidade de Twente, afirmou que o projeto exemplifica o valor do programa QuMat, com grupos experimentais e teóricos colaborando para projetar novos materiais para futuros dispositivos quânticos.
