En 2025, un equipo de científicos de los Países Bajos logró un avance significativo en la tecnología cuántica, desarrollando dispositivos ultrafinos que funcionan sin imanes voluminosos y operan a temperatura ambiente. Este descubrimiento abre nuevos horizontes para la creación de tecnologías compactas, rápidas y eficientes energéticamente.
La investigación, publicada en Nature Communications, confirmó la existencia del efecto Hall de espín cuántico (QSH) en grafeno sin la necesidad de un campo magnético externo. Este efecto, relacionado con la propiedad mecánica cuántica de los electrones conocida como espín, permite la transmisión y el procesamiento de información utilizando dispositivos espintrónicos.
Durante los experimentos, los científicos utilizaron grafeno magnético, superponiéndolo con un material antiferromagnético, CrPS₄. Esta combinación alteró las propiedades internas del grafeno, lo que llevó a interacciones espín-órbita y de intercambio, cruciales para la formación de estados de borde topológicamente protegidos. Estos estados aseguran el movimiento de los electrones a lo largo de los bordes del material sin resistencia, con sus espines alineados en direcciones opuestas – este es el efecto Hall de espín cuántico.
La creación de tales dispositivos previamente enfrentaba desafíos significativos, ya que el control del espín de los electrones requería campos magnéticos potentes y temperaturas extremadamente bajas. Sin embargo, la nueva investigación ha demostrado que las propiedades magnéticas pueden crearse internamente dentro del material, utilizando el efecto de proximidad con el antiferromagnético CrPS₄. Los investigadores también han notado que la capacidad de observar estados de espín estables incluso a temperatura ambiente hace que la tecnología sea más práctica para aplicaciones del mundo real.
Este avance valida las predicciones teóricas realizadas hace una década, indicando que el grafeno, bajo condiciones específicas, puede soportar estados de espín cuántico estables. Uno de los investigadores enfatizó que la capacidad de crear qubits de espín cuántico sin el uso de campos magnéticos externos abre nuevas oportunidades para la espintrónica y la física topológica.
El efecto Hall de espín cuántico es un fenómeno donde los electrones en un conductor experimentan diferentes potenciales (voltaje Hall) en los bordes opuestos cuando se exponen a un campo magnético, perpendicular a la corriente. Este descubrimiento abre nuevas perspectivas para los dispositivos espintrónicos en el futuro.