Composto de urânio pode se tornar silício da computação quântica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/08/2019

Os supercondutores mais conhecidos são os singletos, ilustrados na ilha à esquerda. O ditelureto de urânio, no entanto, é um tripleto raro, encontrado na ilha à direita e somente no topo de uma montanha que representa sua resistência excepcionalmente alta a campos magnéticos. Essas propriedades podem torná-lo o material ideal para fazer qubits.
[Imagem: NIST]

Qubit de urânio

O urânio não tem lá boa fama por sua utilização em armas e pelos riscos das usinas nucleares, mas é bom saber que ele pode ter usos bem seguros.

O elemento agora se tornou ainda mais promissor com a descoberta de que um composto - o ditelureto de urânio (UTe2) - pode não apenas ser supercondutor, conduzindo eletricidade sem resistência, como também ser o material ideal para a fabricação dos qubits, os bits dos computadores quânticos.

E não há motivos para alarmes: Nenhuma dessas propriedades é baseada na radioatividade. O material contém "urânio empobrecido", que é apenas ligeiramente radioativo - os qubits feitos de UTe2 seriam minúsculos e o próprio computador funcionaria como uma blindagem para essa pequena radiação.

Além de os qubits supercondutores estarem entre os preferidos entre os vários tipos pesquisados até agora, o qubit de urânio mostrou-se resistente o bastante para manter os seus dados por um tempo suficiente para a realização dos cálculos e para que os diversos qubits funcionem em grupo - a rápida perda de dados é um dos maiores desafios da computação quântica no atual estágio de desenvolvimento.

Existem inúmeros supercondutores sendo usados na computação quântica, mas esse material mostrou ter superpoderes imbatíveis, o que fez os pesquisadores chamarem-no de "silício da computação quântica".

O composto de urânio é apenas ligeiramente radioativo, não é ferromagnético, é supercondutor e é altamente resistente a campos magnéticos, uma combinação que o torna único.
[Imagem: Ran et al. - 10.1126/science.aav8645]

Magnetismo e supercondutividade

Sheng Ran e seus colegas tropeçaram no UTe2 enquanto estudavam ímãs baseados em urânio, cujas propriedades eletrônicas podem ser ajustadas conforme desejado alterando sua química, pressão ou campo magnético - um recurso útil quando se deseja materiais personalizáveis.

A resistência forte e incomum do composto aos campos magnéticos, além da supercondutividade, logo mostrou que esse é um material que merece atenção em outros campos.

Normalmente, um campo magnético destrói a supercondutividade de um material, mas dependendo da direção em que o campo é aplicado, o UTe2 pode suportar campos de até 35 teslas. Isso é 3.500 vezes mais forte do que um imã de geladeira, e muitas vezes mais do que a maioria dos qubits supercondutores usados até agora pode suportar, um artíficio ideal contra a decoerência quântica, a perda de dados dos qubits.

"Este é potencialmente o silício da era da computação quântica. Você pode usar o ditelureto de urânio para construir os qubits de um computador quântico eficiente," disse o professor Nicholas Butch, do Instituto Nacional de Tecnologia e Padronização dos EUA.

Uma parte equipe agora se dedicará a caracterizar melhor o composto, sobretudo quanto à sua supercondutividade, enquanto a outra, da Universidade de Maryland, uma das recordistas em tecnologias quânticas, estudará o uso do material para fabricação dos primeiros qubits experimentais.

Bibliografia:

Artigo: Nearly ferromagnetic spin-triplet superconductivity
Autores: Sheng Ran, Chris Eckberg, Qing-Ping Ding, Yuji Furukawa, Tristin Metz, Shanta R. Saha, I-Lin Liu, Mark Zic, Hyunsoo Kim, Johnpierre Paglione, Nicholas P. Butch
Revista: Science
Vol.: 365, Issue 6454, pp. 684-687
DOI: 10.1126/science.aav8645