Científicos rusos han encontrado una nueva forma de estudiar los materiales del futuro: con la ayuda de la luz. Este enfoque simplificará significativamente la investigación de estados complejos de la materia, de los cuales dependen la creación de nuevos materiales, el desarrollo de la electrónica cuántica y los simuladores cuánticos de estado sólido. Los detalles fueron revelados por la empresa "Rosatom Quantum Technologies".

Investigadores del Russian Quantum Center, la Universidad ITMO y el MIPT han demostrado por primera vez que el comportamiento colectivo de los electrones en un material ultrafino puede observarse ópticamente. Los resultados del trabajo se publican en la revista científica Physical Review B. La investigación se llevó a cabo como parte de la hoja de ruta para el desarrollo de la computación cuántica, dirigida por la corporación estatal "Rosatom".

El resultado es importante para el estudio de materiales en los que las partículas comienzan a comportarse como un sistema unificado. Estos efectos colectivos son la base de la superconductividad, el magnetismo inusual y los nuevos estados electrónicos. Su comprensión es necesaria para el desarrollo de materiales de nueva generación, dispositivos cuánticos y electrónica más eficiente.

Durante el experimento, los científicos observaron el llamado cristal de Wigner, un estado en el que los electrones fuertemente enfriados dejan de moverse caóticamente y se organizan en una estructura regular. Este estado se logró fijar en una monocapa de diselenuro de tungsteno, un semiconductor bidimensional de aproximadamente un nanómetro de espesor, que es unas cien mil veces más delgado que un cabello humano. Por primera vez, se pudieron observar signos de este cristal electrónico a través de la respuesta del material a la luz sin el uso de un fuerte campo magnético.

Según Alexander Chernov, jefe del grupo de investigación del Russian Quantum Center y MIPT, y uno de los autores del trabajo, el nuevo enfoque proporcionará a los investigadores una herramienta más conveniente para estudiar los estados cuánticos. Ahora, para tales experimentos, no será necesario crear sistemas complejos de contactos eléctricos o usar potentes campos magnéticos.

En el futuro, estas estructuras bidimensionales podrían convertirse en la base de simuladores cuánticos de estado sólido, que ayudarán a modelar el comportamiento de materiales complejos, tareas que las supercomputadoras clásicas a menudo no pueden manejar debido a la necesidad de tener en cuenta el comportamiento colectivo de un gran número de partículas.