Pesquisadores da Academia de Ciências da Informação Quântica de Pequim anunciaram, em 28 de novembro, na Nature Physics, um diodo supercondutor quântico que opera na faixa do nitrogênio líquido (–196 °C). O dispositivo tem espessura de 100 nanômetros, o equivalente a um setecentésimo do diâmetro de um fio de cabelo humano, e atinge retificação de até 100% sem perda de energia. A equipe afirma que o diodo mantém imunidade a ruído quântico e pode ampliar o uso de eletrônicos supercondutores em aplicações industriais.
Repórteres acompanharam a fabricação do dispositivo no laboratório de supercondutividade de alta temperatura da instituição. O diodo tem dezenas de micrômetros de comprimento e largura.
Um diodo converte corrente alternada em corrente contínua unidirecional. Em materiais semicondutores comuns, a resistência gera calor e provoca perda de energia. Em supercondutores, a resistência cai a zero. Ainda assim, diodos supercondutores tradicionais alternam entre um estado sem dissipação e outro com dissipação quando operam sob certas intensidades de corrente e campos magnéticos, o que mantém consumo energético em parte do tempo.
A nova abordagem elimina esse problema. Segundo Zhang Ding, pesquisador do Instituto de Física Quântica de Pequim e professor associado da Universidade de Tsinghua, o diodo permite que os elétrons se desloquem em pares nos dois estados do dispositivo. “Esses pares evitam colisões e removem a origem do calor nos diodos supercondutores convencionais”, afirmou. Ele destacou que o mecanismo também reforça a imunidade a ruído, o que favorece a conversão de sinais.
Zhu Yuying, pesquisadora do Instituto de Mecânica Quântica de Pequim, explicou que a equipe desenvolveu uma tecnologia de fabricação de baixa temperatura que aumenta a estabilidade e o rendimento dos dispositivos.
Zhang Ding acrescentou que diodos supercondutores são candidatos para circuitos de lógica quântica. Eles filtram ruído sem consumir energia e entregam sinais mais precisos. Ele lembrou que versões anteriores exigiam operação na faixa do hélio líquido (–269 °C) e dependiam de um campo magnético externo. O novo dispositivo rompe essas duas limitações e funciona apenas com a refrigeração por nitrogênio líquido.
Especialistas avaliam que o avanço abre caminho para a produção em escala de eletrônicos supercondutores e cria novas possibilidades para circuitos lógicos de baixa energia na faixa de micro-ondas.
Fonte: stdaily
