Osaka, Japão – Uma equipe de pesquisa conjunta do Japão observou “férmions pesados”, elétrons com massa dramaticamente aumentada, exibindo entrelaçamento quântico governado pelo tempo Planckiano – a unidade fundamental de tempo na mecânica quântica. Esta descoberta abre possibilidades empolgantes para aproveitar esse fenômeno em materiais de estado sólido para desenvolver um novo tipo de computador quântico.
Férmions pesados surgem quando os elétrons de condução em um sólido interagem fortemente com elétrons magnéticos localizados, aumentando efetivamente sua massa. Esse fenômeno leva a propriedades incomuns, como a supercondutividade não convencional, e é um tema central na física da matéria condensada. O Cerium-Ródio-Tin (CeRhSn), o material estudado nesta pesquisa, pertence a uma classe de sistemas de férmions pesados com uma estrutura de rede quasi-kagome, conhecida por seus efeitos de frustração geométrica.
Os pesquisadores investigaram o estado eletrônico do CeRhSn, conhecido por exibir comportamento de líquido não-Fermi a temperaturas relativamente altas. Medidas precisas dos espectros de reflectância do CeRhSn revelaram que o comportamento de líquido não-Fermi persiste até temperaturas próximas à ambiente, com a vida útil dos elétrons pesados se aproximando do limite Planckiano. O comportamento espectral observado, descritível por uma única função, indica fortemente que os elétrons pesados no CeRhSn estão entrelaçados quânticamente.
O Dr. Shin-ichi Kimura da Universidade de Osaka, que liderou a pesquisa, explica: “Nossos achados demonstram que os férmions pesados neste estado crítico quântico estão de fato entrelaçados, e esse entrelaçamento é controlado pelo tempo Planckiano. Esta observação direta é um passo significativo para entender a complexa interação entre o entrelaçamento quântico e o comportamento dos férmions pesados.”
O entrelaçamento quântico é um recurso chave para a computação quântica, e a capacidade de controlar e manipular isso em materiais de estado sólido como o CeRhSn oferece um caminho potencial para novas arquiteturas de computação quântica. O limite de tempo Planckiano observado neste estudo fornece informações cruciais para o design de tais sistemas. Pesquisas adicionais sobre esses estados entrelaçados podem revolucionar o processamento de informações quânticas e desbloquear novas possibilidades em tecnologias quânticas. Esta descoberta não só avança nossa compreensão dos sistemas eletrônicos fortemente correlacionados, mas também abre caminho para potenciais aplicações em tecnologias quânticas de próxima geração.