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(noticias nanowerk) La humanidad se enfrenta a dos grandes revoluciones: el auge de materiales bidimensionales como el grafeno, con propiedades increíbles, y la llegada de los ordenadores cuánticos con una potencia de cálculo que supera con creces la de los ordenadores estándar.
Comprender materiales como el grafeno, que están formados por capas individuales de átomos, significa estudiar mejor las propiedades que exhiben a nivel atómico. Esto incluye cómo se comportan los electrones cerca de los superconductores, materiales que, cuando se enfrían a temperaturas cercanas al cero absoluto, pueden conducir electricidad sin pérdida de energía.
Cuando un superconductor está incrustado entre materiales metálicos, puede ocurrir un tipo de dispersión llamada reflexión cruzada de Andreev, y en una unión superconductora de onda S, la reflexión de Andreev generalmente induce un espín opuesto correlacionado en los electrones. Esto puede usarse para inducir el entrelazamiento, un fenómeno cuántico que es crucial para las computadoras cuánticas.
En un nuevo artículo en EPJB (“Reflexión pura cruzada de Andreev con espín igual y espín opuesto en grafeno acoplado a órbita de espín”), el autor Rui Shen del Laboratorio Nacional de Microestructuras de Estado Sólido y la Escuela de Física de la Universidad de Nanjing, China, y sus coautores evalúan teóricamente transporte no local y reflexión cruzada de Andreev en una unión superconductora ferromagnética de onda S compuesta de redes de grafeno separadas.
«Al hacer crecer el grafeno ferromagnético sobre el sustrato de nitruro de boro, se puede inducir un potencial escalonado, lo que lleva a la ruptura de la simetría y al estado del electrón totalmente polarizado por espín», dice Shen. «El nivel de Fermi se ajusta adecuadamente mediante el voltaje de puerta o el dopaje, de modo que sólo cruza una banda de conducción en el terminal izquierdo y una banda de valencia en el terminal derecho».
Shen explica que el equipo predijo una señal pura de reflexión cruzada de Andreev con espín igual en la configuración antiparalela de los campos de intercambio ferromagnéticos de dos líneas y una señal CAR pura con espín opuesto en la configuración paralela.
“Las correlaciones de mismo giro y antigiro se pueden cambiar fácilmente intercambiando los campos de intercambio. Aquí en la transición gráfica sin espacios falta la señal pura de espín igual”, continúa. “La reflexión cruzada pura de Andreev con espín igual (reflexión cruzada de Andreev con espín opuesto) se logra en nuestro modelo no solo en el punto de Dirac, sino también en un amplio rango de voltaje, lo que se debe a la división no local altamente eficiente de los pares de Cooper con spin Triplet (correlaciones de emparejamiento spin-singlete).
Shen añade que el proceso de CAR en tiempo inverso se llama división de pares de Cooper y es una de las formas más efectivas de obtener estados entrelazados en sistemas cuánticos.
«Esto podría tener importantes aplicaciones en las comunicaciones y la computación cuánticas», concluye.
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