تجسم مستقیم نقاط کوانتومی شکل عملکرد موج کوانتومی را نشان می دهد – ScienceDaily


گرفتن و کنترل الکترون ها در نقاط کوانتومی گرافن دو لایه بستر امیدوارکننده ای را برای فناوری اطلاعات کوانتومی فراهم می کند. اکنون محققان در UC Santa Cruz به اولین تجسم مستقیم نقاط کوانتومی در گرافن دو لایه دست یافته اند و شکل عملکرد موج کوانتوم الکترون های گرفته شده را نشان می دهد.

نتایج منتشر شده در 23 نوامبر در نامه های نانو، دانش بنیادی مهمی را که برای توسعه فن آوری اطلاعات کوانتومی مبتنی بر نقاط کوانتومی گرافن دو لایه لازم است ، فراهم کنید.

نویسنده متناظر ، جائیرو ولاسکو جونیور ، دستیار فیزیک دانشگاه UC سانتا کروز گفت: “کارهای زیادی برای توسعه این سیستم علم کوانتوم اطلاعات انجام شده است ، اما ما درک درستی از شکل ظاهری الکترون در این نقاط کوانتومی نداریم.”

در حالی که فن آوری های دیجیتال معمولی اطلاعات را در بیت هایی که به صورت 0 یا 1 نشان داده می شوند رمزگذاری می کنند ، بیت کوانتوم یا qubit به دلیل برهم نهی کوانتوم ممکن است هر دو حالت را به طور همزمان نشان دهند. از نظر تئوری ، فناوری های مبتنی بر qubit امکان افزایش قابل توجه سرعت و ظرفیت محاسباتی را برای برخی از انواع محاسبات فراهم می کنند.

انواع سیستم ها بر اساس مواد مختلف از الماس گرفته تا آرسنید گالیم به عنوان بسترهایی برای ایجاد و دستکاری کیوبیت ها مورد بررسی قرار می گیرند. گرافن دو لایه (گرافن دو لایه ، که یک آرایش دو بعدی از اتمهای کربن در یک کندوی عسل است) ماده جذابی است زیرا تولید و کار با آن آسان است و نقاط کوانتومی موجود در گرافن دو لایه دارای خواص مطلوب هستند.

ولاسکو گفت: “این نقاط کوانتومی به دلیل عدم انسجام سرکوب شده ستون فقرات ، درجه های آزادی کوانتومی قابل کنترل و قابلیت تنظیم در برابر فشارهای کنترل خارجی ، یک بستر نوظهور و امیدوار کننده برای فناوری اطلاعات کوانتومی هستند.

درک ماهیت تابع نقطه کوانتومی در گرافن دو لایه مهم است ، زیرا این ویژگی اساسی چندین ویژگی مهم برای پردازش اطلاعات کوانتومی را تعیین می کند ، مانند طیف انرژی الکترون ، فعل و انفعالات بین الکترون ها و اتصال الکترون ها به محیط آنها.

تیم ولاسکو از روشی که او قبلاً برای ایجاد نقاط کوانتومی در گرافن تک لایه با استفاده از میکروسکوپ تونل زنی روبشی (STM) استفاده کرده بود ، استفاده کرد. هنگامی که گرافن بر روی یک کریستال عایق شش ضلعی نیترید بور قرار می گیرد ، ولتاژ زیادی که به نوک STM وارد می شود باعث ایجاد بارهایی در نیترید بور می شود که برای محدود کردن الکترواستاتیک الکترون ها در گرافن دو لایه است.

ولاسکو توضیح داد: “میدان الکتریکی حصاری ایجاد می کند ، مانند حصار برقی نامرئی که الکترون ها را در نقطه کوانتومی به دام می اندازد.”

محققان سپس با استفاده از میکروسکوپ تونلینگ روبشی حالات الکترونیکی داخل و خارج حصار را تصویربرداری کردند. برخلاف پیش بینی های نظری ، تصاویر به دست آمده تقارن آشفته چرخش را نشان می دهد ، به جای حلقه های متحدالمرکز انتظار می رود سه قله داشته باشد.

ولاسکو گفت: “حلقه های متقارن مدور را در گرافن تک لایه می بینیم ، اما در گرافن دو لایه ، نقاط کوانتومی سه برابر تقارن دارند”. “قله ها مکانهای با دامنه بالا در عملکرد موج هستند. الکترون ها ذره ای موج دوگانه دارند و ما خصوصیات موج الکترون را در نقطه کوانتومی تجسم می کنیم.”

این کار اطلاعات مهمی مانند طیف انرژی الکترونها را که برای توسعه دستگاههای کوانتومی بر اساس این سیستم لازم است ، فراهم می کند. ولاسکو گفت: “درک اساسی سیستم و پتانسیل آن برای فناوری اطلاعات کوانتومی در حال پیشرفت است.” “این یک قطعه گمشده از پازل است که همراه با کار دیگران گرفته شده است ، من فکر می کنم ما در حال حرکت به سمت ساختن آن به یک سیستم مفید هستیم.”

علاوه بر ولاسکو ، نویسندگان مقاله شامل نویسندگان مشترک Zhehao Ge ، Frederic Joucken و Eberth Quezada-Lopez از UC سانتا کروز ، به همراه نویسندگان مشترک در دانشگاه فدرال سئارا ، برزیل ، موسسه ملی علوم مواد در ژاپن ، دانشگاه مینه سوتا و دانشکده مهندسی باسک هستند. از UCSC. بودجه این کار توسط بنیاد ملی علوم و سرویس تحقیقات ارتش تأمین شد.


منبع: packge-news.ir

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>