Công nghệ điện tử trong tương lai phụ thuộc vào việc khám phá ra những vật liệu độc đáo. Tuy nhiên, đôi khi cấu trúc liên kết được hình thành tự nhiên của các nguyên tử gây khó khăn cho việc tạo ra các hiệu ứng vật lý mới. Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học tại Đại học Zurich hiện đã thành công trong việc chế tạo các chất siêu dẫn từng nguyên tử một, tạo ra các trạng thái vật chất mới.
Máy tính trong tương lai sẽ trông như thế nào? Nó sẽ hoạt động như thế nào? Việc tìm kiếm câu trả lời cho những câu hỏi này là động lực chính cho nghiên cứu vật lý cơ bản. Có một số kịch bản có thể xảy ra, từ những phát triển tiếp theo trong lĩnh vực điện tử cổ điển đến điện toán mô phỏng thần kinh và máy tính lượng tử.
Điểm chung của tất cả các phương pháp này là chúng dựa trên các hiệu ứng vật lý mới, một số trong số đó cho đến nay chỉ được dự đoán trên lý thuyết. Các nhà nghiên cứu đang làm việc không mệt mỏi để tìm ra vật liệu lượng tử mới sử dụng thiết bị hiện đại nhằm tạo ra hiệu ứng này. Nhưng nếu không có vật liệu phù hợp xảy ra một cách tự nhiên thì sao?
Trong một nghiên cứu gần đây được công bố trên tạp chí Vật lý Tự nhiên, nhóm nghiên cứu của Giáo sư Titus Neupert của UZH đã hợp tác chặt chẽ với các nhà vật lý tại Viện Vật lý Vi cấu trúc Max Planck ở Halle, Đức để đề xuất một giải pháp khả thi. Các nhà nghiên cứu tự tạo ra các vật liệu cần thiết theo từng nguyên tử.
Nghiên cứu của họ tập trung vào các loại chất siêu dẫn mới, đặc biệt thú vị vì chúng có điện trở bằng 0 ở nhiệt độ thấp. Chất siêu dẫn, đôi khi được gọi là "nam châm lý tưởng", được sử dụng trong nhiều máy tính lượng tử do khả năng tương tác đặc biệt của chúng với từ trường. Các nhà vật lý lý thuyết đã dành nhiều năm nghiên cứu và dự đoán nhiều trạng thái siêu dẫn khác nhau. “Tuy nhiên, cho đến nay, chỉ có một số trạng thái siêu dẫn được xác nhận trong vật liệu,” giáo sư Neupert nói.
Trong sự hợp tác thú vị của họ, về mặt lý thuyết, các nhà nghiên cứu của Harvard đã dự đoán cách sắp xếp các nguyên tử để tạo ra các pha siêu dẫn mới, và sau đó nhóm nghiên cứu Đức đã tiến hành các thí nghiệm để đạt được cấu trúc liên kết có liên quan. Họ sử dụng kính hiển vi quét đường hầm để di chuyển và gửi các nguyên tử vào đúng vị trí với độ chính xác nguyên tử.
Phương pháp tương tự cũng được sử dụng để đo các đặc tính từ tính và siêu dẫn của hệ thống. Bằng cách lắng đọng các nguyên tử crom trên bề mặt niobi siêu dẫn, các nhà nghiên cứu đã tạo ra hai loại chất siêu dẫn mới. Các phương pháp tương tự đã được sử dụng trước đây để thao tác các nguyên tử và phân tử kim loại, nhưng cho đến nay, người ta vẫn chưa thể tạo ra chất siêu dẫn hai chiều.
Những kết quả này không chỉ xác nhận dự đoán lý thuyết của các nhà vật lý mà còn cho họ lý do để suy đoán về những trạng thái mới của vật chất có thể được tạo ra bằng phương pháp này và cách chúng có thể được sử dụng trong các máy tính lượng tử trong tương lai.