Uma rota para chips quânticos de alta densidade

Um estudo internacional com participação de brasileiros conseguiu observar diretamente o núcleo de um vórtice de Josephson.

O efeito Josephson envolve a passagem de corrente elétrica entre dois supercondutores que não estão em contato entre si, ou seja, que estão separados por uma fina camada de vácuo, por exemplo. Assim esta supercorrente persiste sem qualquer voltagem aplicada. Ocorre, no chamado vórtice de Josephson, que a corrente circula nos dois sentidos entre os dois supercondutores, formando um circuito fechado. Existe um valor máximo da supercorrente acima do qual o estado supercondutor é destruído. Na presença de um campo magnético, a supercorrente máxima oscila, e cada oscilação corresponde à entrada de um vórtice de Josephson na barreira entre os dois supercondutores.

O estudo pode representar um passo importante no desenvolvimento de dispositivos do futuro. "Vórtices de Josephson são blocos conceituais de dispositivos quânticos avançados como geradores de terahertz coerentes ou qubits para computação quântica", escrevem os autores do trabalho, publicado em abril de 2015 na edição impressa da revista "Nature Physics".

A criação desses vórtices pode se dar pela junção de dois supercondutores separados por uma pequena barreira metálica ou isolante, permitindo uma corrente elétrica sem dissipação fluir entre eles. A ideia é que, controlando a geração e o comportamento dos vórtices, seja possível desenvolver aplicações em dispositivos quânticos.

O novo trabalho, liderado por Dimitri Roditchev, da Universidade Sorbonne, em Paris, e com participação de Vagner Henrique Loiola Bessa e Milorad Vlado Milosevic, do Departamento de Física da Universidade Federal do Ceará, em Fortaleza, dá um passo adicional importante, ao usar microscopia de tunelamento para mapear as correlações supercondutoras dentro das junções de Josephson e identificar o núcleo real dos vórtices.

A expectativa é que o trabalho abra o caminho para a geração de vórtices de Josephson apenas por meios elétricos, sem envolver um campo magnético. Seria um passo crucial para integrá-los em alta densidade num chip para aplicações de fronteira.

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