El magnetismo acaba de resolver uno de los mayores retos de la tecnología cuántica

Los investigadores han encontrado una forma de preservar las propiedades cuánticas en materiales tridimensionales mediante confinamiento magnético. Al estabilizar los excitones -cuasipartículas portadoras de energía- mediante las propiedades magnéticas del bromuro de sulfuro de cromo, abordan un importante reto de la tecnología cuántica.

Los efectos cuánticos suelen funcionar sólo a pequeña escala, lo que dificulta su aplicación en sistemas del mundo real como los ordenadores cuánticos. Sin embargo, físicos de Penn State y de la Universidad de Columbia han desarrollado un método para preservar estos efectos en materiales tridimensionales, lo que ofrece una posible solución.

«Mantener las propiedades de los materiales 2D más allá del límite 2D es un reto difícil», afirma Yinming Shao, profesor adjunto de Penn State. Estos materiales tienen un gran potencial en electrónica flexible, almacenamiento de energía y tecnologías cuánticas.

El equipo se centró en los excitones, que transportan energía sin carga eléctrica. Los excitones son estables en materiales bidimensionales como el grafeno, pero inestables en materiales a granel como el silicio. Para solucionarlo, los investigadores recurrieron al bromuro de sulfuro de cromo (CrSBr), que se transforma en un estado antiferromagnético a bajas temperaturas. Este confinamiento magnético mantiene los excitones en su lugar, preservando sus propiedades cuánticas en materiales a granel.

«Este método crea una única capa atómica sin exfoliarla y mantiene una interfaz nítida», explica Shao.

Validación experimental del confinamiento magnético

Mediante espectroscopia óptica, modelización y cálculos, el equipo confirmó que el confinamiento magnético funcionaba de manera uniforme en las distintas capas del material. Sus resultados fueron corroborados por un grupo de investigación alemán que estudió propiedades similares en semiconductores magnéticos.

«Nuestros datos concordaban a la perfección, lo cual es sorprendente, ya que utilizamos diferentes materiales cristalinos en distintos laboratorios», explica Shao.

Este avance aprovecha el magnetismo, las interacciones de Van der Waals y los excitones para lograr el confinamiento cuántico, lo que abre nuevas puertas al avance de los sistemas ópticos y las tecnologías cuánticas. «La combinación de estos aspectos de la física ha sido clave para este descubrimiento», concluye Shao.

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