Investigadores han observado experimentalmente una geometría cuántica oculta en materiales que guía los electrones de forma similar a como la gravedad dobla la luz. El descubrimiento, realizado en la interfaz de dos materiales óxidos, podría avanzar la electrónica cuántica y la superconductividad. Publicado en Science, los hallazgos destacan un efecto largamente teorizado ahora confirmado en la realidad.
Los materiales cuánticos, que operan bajo las reglas de la física a escalas atómicas, prometen electrónica más rápida y flujo de energía eficiente. Un equipo de la Universidad de Ginebra (UNIGE), la Universidad de Salerno y el Instituto CNR-SPIN de Italia ha descubierto una característica clave en estos materiales: la métrica cuántica. Esta métrica describe una curvatura en el espacio cuántico que influye en las trayectorias de los electrones, al igual que la gravedad de Einstein deforma la luz. Anteriormente una idea teórica de hace unos 20 años, era difícil de detectar experimentalmente. «El concepto de métrica cuántica data de hace unos 20 años, pero durante mucho tiempo se consideró puramente como un constructo teórico. Solo en los últimos años los científicos han empezado a explorar sus efectos tangibles en las propiedades de la materia», dijo Andrea Caviglia, profesor y director del Departamento de Física de la Materia Cuántica de la UNIGE. Los investigadores observaron este efecto en el límite entre titanato de estroncio y aluminato de lantano, un sistema conocido por estudios cuánticos. Utilizaron campos magnéticos intensos para distorsionar las trayectorias de los electrones, revelando la presencia de la métrica. El autor principal, Giacomo Sala, investigador asociado en la UNIGE, explicó: «Su presencia puede revelarse observando cómo se distorsionan las trayectorias de los electrones bajo la influencia combinada de la métrica cuántica y campos magnéticos intensos aplicados a sólidos». El estudio, detallado en la revista Science (DOI: 10.1126/science.adq3255), muestra que la métrica cuántica es común en muchos materiales. Esto permite mediciones más precisas de propiedades ópticas, electrónicas y de transporte. Caviglia añadió: «Estos descubrimientos abren nuevas vías para explorar y aprovechar la geometría cuántica en una amplia gama de materiales, con importantes implicaciones para la electrónica futura que opere a frecuencias de terahertz, así como para la superconductividad e interacciones luz-materia». Tales conocimientos se basan en los fundamentos de la física cuántica que permitieron los transistores y la informática moderna, potencialmente llevando a dispositivos ultrarrápidos sin pérdida de energía.
