Investigadores de la Universidad de California en Irvine (UCI) han identificado un nuevo estado de la materia dentro de un material sintetizado en sus laboratorios, un avance que podría redefinir los límites de la computación cuántica y la exploración espacial, ya que permitiría crear computadoras más eficientes, resistentes a la radiación y potencialmente capaces de operar en las condiciones extremas del espacio profundo.

El descubrimiento, publicado en la revista Physical Review Letters, describe una fase cuántica nunca antes observada experimentalmente en la que electrones y sus contrapartes, conocidas como «huecos», se aparean espontáneamente formando estados exóticos llamados excitones.

Lo inusual, según explica el profesor Luis A. Jauregui, autor principal del estudio y miembro del departamento de Física y Astronomía de la UCI, es que estas partículas giran en la misma dirección, creando una estructura única. Es como si el agua, además de ser líquido, hielo o vapor, tuviera un cuarto estado desconocido hasta ahora, afirma Jauregui. Si pudiéramos sostenerlo en nuestras manos, emitiría una luz brillante de alta frecuencia.

El material responsable de este fenómeno, denominado pentatelururo de hafnio, fue desarrollado por Jinyu Liu, investigador posdoctoral en el laboratorio de Jauregui y primer firmante del artículo. Para confirmar la existencia de este estado cuántico el equipo sometió el compuesto a campos magnéticos ultraaltos —hasta 70 teslas, una intensidad 700 veces superior a la de un imán de nevera— en las instalaciones del Laboratorio Nacional de Los Álamos (LANL), en Nuevo México.

La clave del hallazgo residió en un comportamiento inesperado: al aplicar el campo magnético la capacidad del material para conducir electricidad se desplomó abruptamente. Esa caída nos indicó que había entrado en un nuevo estado cuántico, señala Jauregui. Según el físico, este fenómeno sugiere que la información podría transmitirse no mediante carga eléctrica como ocurre en los dispositivos actuales, sino a través del espín de las partículas, un enfoque que reduciría drásticamente el consumo energético y abriría la puerta a una electrónica basada en la espintrónica o a dispositivos cuánticos más estables.

Pero las implicaciones van más allá de la eficiencia. A diferencia de los semiconductores convencionales este material es inmune a la radiación, una característica crítica para misiones espaciales prolongadas. Si queremos computadoras en Marte o en viajes interestelares, necesitamos componentes que no fallen tras años de exposición a rayos cósmicos, subraya Jauregui. Empresas como SpaceX, que planean enviar humanos al planeta rojo podrían beneficiarse de esta tecnología, aunque el investigador admite que aún es pronto para predecir todas sus aplicaciones.

La creación y caracterización del pentatelururo de hafnio requirió un esfuerzo multidisciplinar. Además de Liu, participaron los estudiantes de posgrado Robert Welser y Timothy McSorley, y el investigador universitario Triet Ho, todos de la UCI. Mientras tanto, el equipo teórico del LANL —integrado por Shizeng Lin, Varsha Subramanyan y Avadh Saxena— aportó modelos para interpretar los resultados. Los experimentos con campos magnéticos extremos contaron con el apoyo de Laurel Winter, Michael T. Pettes (LANL) y David Graf, del Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético en Florida.

Aunque el camino hacia aplicaciones comerciales sigue siendo largo el descubrimiento marca un hito en la física de materiales. No sabemos qué puertas abrirá esto, reconoce Jauregui, pero es un nuevo territorio, y eso siempre es emocionante. Mientras la industria espacial y la computación cuántica observan con atención, el pentatelururo de hafnio se perfila como un candidato para resolver dos de los mayores desafíos tecnológicos del siglo: la eficiencia energética y la supervivencia en el espacio.

Fuente: labrujulaverde.com