La computación cuántica es uno de los campos más prometedores de la tecnología actual, pero hasta ahora se ha enfrentado a un problema fundamental: sus propiedades especiales solo funcionan a escala microscópica. Los investigadores llevan años intentando superar esta limitación que impide crear dispositivos prácticos. Este nuevo hallazgo podría ayudar a resolver algunas de estas limitaciones.
Ha sido la revista Nature Materials la que ha publicado el importante avance de la Universidad de Columbia, donde un equipo de físicos ha conseguido mantener las propiedades cuánticas en materiales tridimensionales mediante el uso del magnetismo. La clave está en el control de los excitones (partículas que se forman cuando un electrón absorbe luz y deja un «hueco» en su posición original), que ahora pueden confinarse en capas específicas de ciertos materiales magnéticos.
Del laboratorio al mundo real: así funciona el confinamiento magnético cuántico
El bromuro de sulfuro de cromo (CrSBr) es un semiconductor con propiedades magnéticas específicas cuando se enfría a temperaturas muy bajas, cerca de los -140 grados Celsius. En este estado, sus momentos magnéticos se organizan en un patrón que permite confinar los excitones en capas concretas del material.
Este comportamiento se asemeja al que encontramos en los magnetares (estrellas de neutrones con campos magnéticos extremadamente potentes), pero con una diferencia importante: podemos reproducirlo en laboratorio. Los excitones quedan confinados en capas específicas del material, manteniendo sus propiedades cuánticas en estructuras más grandes.
Los estudios sobre nuevos estados magnéticos como el altermagnetismo (donde los electrones se organizan en patrones distintos a los conocidos) han abierto nuevas posibilidades para el desarrollo de componentes electrónicos. Este avance podría contribuir a crear sistemas más eficientes.
La validación del descubrimiento ha sido especialmente rigurosa gracias a un equipo independiente de la Universidad Técnica de Dresde. Usando materiales cristalinos diferentes, llegaron a las mismas conclusiones que el equipo de Columbia, lo que sugiere que este principio podría aplicarse a otros materiales magnéticos semiconductores.
El método tradicional para trabajar con materiales cuánticos requería despegar manualmente cada capa con cinta adhesiva, una técnica tediosa desarrollada en 2004 con el grafeno. Este nuevo enfoque magnético elimina esa limitación, permitiendo mantener las propiedades cuánticas en estructuras tridimensionales sin necesidad de separarlas físicamente.
Los investigadores ahora trabajan en determinar si esta técnica podría aplicarse en condiciones menos extremas de temperatura. El siguiente paso será desarrollar materiales que mantengan estas propiedades a temperaturas más cercanas a la ambiente, lo que facilitaría su uso en dispositivos prácticos.
El artículo Físicos de Columbia: «el magnetismo resuelve un problema clave de la tecnología cuántica» fue publicado originalmente en Andro4all.
