As baterias pertencem à vida cotidiana. Uma bateria clássica, a pilha de Volta, converte energia química em uma tensão, que pode alimentar circuitos eletrônicos. Em muitas tecnologias quânticas, circuitos ou dispositivos são baseados em materiais supercondutores. Em tais materiais, as correntes podem fluir sem a necessidade de uma tensão aplicada; portanto, não há necessidade de uma bateria clássica nesse sistema. Essas correntes são chamadas supercorrentes porque não exibem perdas de energia. Eles são induzidos não a partir de uma tensão, mas a partir de uma diferença de fase da função de onda do circuito quântico, que está diretamente relacionada à natureza da onda da matéria. Um dispositivo quântico capaz de fornecer uma diferença de fase persistente pode ser visto como uma bateria de fase quântica, que induz supercorrentes em um circuito quântico.
Neste trabalho, os autores apresentam os resultados de uma colaboração teórica e experimental que levou à fabricação da primeira bateria de fase quântica. A idéia foi concebida em 2015 por Sebastian Bergeret, do grupo de física mesoscópica do Centro de Física de Materiais (CFM, CSIC-UPV / EHU), uma iniciativa conjunta do Conselho Superior de Investigações Científicas (CSIC) e da Universidade do País Basco. (UPV / EHU), e Ilya Tokatly, professora basca de Iker no grupo de nano-biospectroscopia da UPV / EHU, ambos pesquisadores associados do Donostia International Physics Center (DIPC). Eles propuseram um sistema teórico com as propriedades necessárias para construir a bateria de fase. Consiste em uma combinação de materiais supercondutores e magnéticos com um efeito relativístico intrínseco, chamado acoplamento rotação-órbita.
Alguns anos depois, Francesco Giazotto e Elia Strambini, do Instituto NEST-CNR de Pisa, identificaram uma combinação adequada de materiais e fabricaram a primeira bateria de fase quântica, cujos resultados são agora publicados na revista Nature Nanotechnology. Consiste em um nanofio InAs dopado em n que forma o núcleo da bateria (a pilha) e cabos supercondutores de Al como pólos. A bateria é carregada aplicando um campo magnético externo, que pode ser desligado.
Cristina Sanz-Fernández e Claudio Guarcello também do CFM adaptaram a teoria para simular os achados experimentais.
O futuro desta bateria está sendo aprimorado ainda mais no CFM em uma colaboração entre o Laboratório de Nanofísica e o Grupo de Física Mesoscópica. Este trabalho contribui para os enormes avanços feitos na tecnologia quântica que devem revolucionar as técnicas de computação e detecção, bem como a medicina e as telecomunicações em um futuro próximo.
Publicado em 18/06/2020 07h47
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