Investigadores de la Universidad George Mason, junto a colaboradores de la Universidad de Brown y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), han realizado un avance significativo en el estudio de los estados cuánticos fraccionarios de Hall (FQH) mediante el uso de mediciones de termopoder. Este enfoque, que se detalla en un reciente artículo publicado en Nature Physics, podría revolucionar el modo en que se detectan y estudian estos fenómenos cuánticos exóticos.
El termopoder es un fenómeno que se produce cuando un lado de un material conductor o semiconductor se calienta mientras el otro se mantiene frío, generando así un voltaje eléctrico. Este proceso ha mostrado que, en sistemas bidimensionales (2D) de electrones, el termopoder es directamente proporcional a la entropía por portador de carga, lo que ofrece una nueva vía para explorar las propiedades de los estados FQH, que emergen en condiciones de campo magnético intenso a temperaturas muy bajas.
Avances en la detección de estados FQH
Históricamente, la detección de los estados FQH en grafeno en capas ha dependido de mediciones de resistividad, es decir, la resistencia de un material al flujo de corriente eléctrica. Sin embargo, el nuevo estudio sugiere que las mediciones de termopoder pueden ser más efectivas para identificar estos estados, permitiendo una exploración más profunda de las interacciones cuánticas que rigen su comportamiento.
Fereshte Ghahari, autor senior del estudio, subraya la importancia de estas mediciones: «Estos resultados nos permiten acceder a la entropía que transportan las partículas, lo que puede arrojar luz sobre las propiedades de nuevas partículas que podrían ser utilizadas en computadoras cuánticas topológicas». La capacidad de detectar estados FQH frágiles con mayor sensibilidad ofrece un camino prometedor para la investigación de las fases cuánticas fuertemente interactivas de la materia.
El equipo de investigación realizó mediciones de termopoder en grafeno apilado en una estructura específica, descubriendo nuevos estados FQH que no se habían reportado anteriormente. Este hallazgo no solo amplía el conocimiento sobre el grafeno y sus propiedades, sino que también establece una plataforma para investigaciones experimentales y teóricas de estados correlacionados y topológicos en sistemas de grafeno, que incluyen materiales moiré.
La relevancia de este avance radica en su potencial aplicación en tecnologías cuánticas futuras, un campo que podría transformar la forma en que se procesan y almacenan datos. La investigación en curso en este ámbito tiene el potencial de generar innovaciones que superen las capacidades de los sistemas de computación actuales, permitiendo la creación de dispositivos más eficientes y potentes.
