Seperti ikan pada gelombang elektron pergi berselancar

Jurnal Secience (Jerman) - Fisikawan di RUB, bekerja sama dengan peneliti dari Grenoble dan Tokyo, telah berhasil mengambil langkah tegas terhadap pengembangan komputer yang lebih kuat. Mereka mampu mendefinisikan dua titik kecil kuantum (qds), sibuk dengan elektron, dalam semikonduktor dan untuk memilih sebuah elektron tunggal dari salah satu dari mereka menggunakan gelombang suara, dan kemudian mengangkutnya ke QD.

Sebuah elektron tunggal "surfing" demikian dari satu titik kuantum untuk yang berikutnya seperti ikan pada gelombang. Manipulasi seperti sebuah elektron tunggal akan di masa depan juga memungkinkan kombinasi bit kuantum jauh lebih kompleks daripada bit klasik ("0" dan "1" ). Para peneliti telah melaporkan hasil mereka di Nature.

Semikonduktor fisika: mimpi nelayan
Elektron dapat bergerak bebas seperti ikan di air dalam konduktor listrik (logam) dan semikonduktor seperti silikon (Si) atau galium arsenide (GaAs), meskipun tidak "berenang" mereka sendiri tetapi bergerak karena perbedaan tegangan. Di dalam logam, mereka hadir sebagai sejumlah besar ikan yang mengisi hampir seluruh volume air.

Dalam semikonduktor, ini "kepadatan ikan" tidak sama tinggi dan sehingga jarak antara elektron (ikan) jauh lebih besar. Elektron dapat terkonsentrasi dalam lapisan tipis dekat permukaan dengan penerapan tegangan eksternal.

Metode baru bahwa tim peneliti internasional telah dikembangkan sekarang memenuhi "mimpi nelayan" ini untuk fisikawan semikonduktor. "Ikan" elektron semua dalam satu lapisan dekat dengan permukaan dan mudah, individu diakses dari permukaan.

Memancing salah satu dari quantum dot
Prof Andreas Wieck, fisikawan di RUB, menunjukkan bahwa ada, namun tidak ada, "ikan besar," semua elektron yang mirip dan bahkan selalu identik, objek undistinguishable.

Metode yang peneliti dari Jerman, Perancis dan Jepang digunakan, namun memungkinkan "emisi" dari elektron individu dari QD, memindahkan mereka melalui jarak tertentu dan kemudian mendeteksi mereka di tetangga QD.

Sebuah jarak empat mikrometer (m) digunakan dalam percobaan - ini adalah dua puluh kali lebih besar dari transistor sangat terintegrasi.

Target transportasi elektron individu adalah mungkin dengan cara berikut: Pertama, QD didefinisikan antara ujung elektroda empat untuk membentuk obyek nol-dimensi, yang mengandung beberapa ratus elektron.

Para ilmuwan kemudian mengirim gelombang suara sepanjang permukaan semikonduktor menggunakan interdigital (seperti dua sisir dipasang bersama-sama tanpa menyentuh satu sama lain) elektroda yang mereka menerapkan tegangan frekuensi radio.

Metode ini berfungsi dengan cara yang berlawanan sebagai debit listrik dari sistem pengapian piezo di mana kristal yang cacat untuk mencapai tegangan. Para peneliti menerapkan tegangan ke kristal dan dengan demikian merusak itu, dan tegangan bolak mengarah pada pembentukan gelombang suara.

Para surfs ikan di gelombang
Dalam sampel, gelombang ini bergerak, misalnya, dari kiri ke kanan melalui titik kuantum pada kecepatan suara - dalam kristal di tiga kilometer per detik. Tingginya disesuaikan sehingga ekstrak tepat satu "ikan" dari itu. Yang terakhir ini kemudian surfing pada gelombang dalam saluran satu-dimensi. "Ikan" tiba di m tetangga kuantum dot 4 ke kanan daripadanya.

Para peneliti mampu mencapai statistik yang baik dengan pengulangan dari gelombang dan pengukuran dan dengan demikian mampu menentukan keandalan metode ini. Selama percobaan pertama, kemungkinan emisi dan deteksi elektron tunggal dengan gelombang adalah 96 dan 92%, masing-masing.

Inovasi: menyelaraskan ikan
Hal ini tidak mungkin untuk membedakan antara "ikan" elektron, tetapi mereka dapat berbeda disejajarkan karena mereka memutar seperti gasing berputar kecil.

Ini disebut "spin" elektron. Misalnya seseorang dapat menyelaraskan ikan dengan "kepalanya ke atas," biarlah diangkut dengan gelombang, dan kemudian mendeteksi lagi pada target kuantum dot masih memiliki "atas kepalanya."

Waktu untuk berputar untuk perubahan adalah lebih lama dari waktu berselancar di gelombang, sehingga kemungkinan terjadi ini sangat tinggi. Bit kuantum masa depan juga akan terdiri dari elektron spin terpolarisasi tersebut.

Para peneliti mencapai hasil mereka dengan sampel yang disiapkan oleh apa yang disebut epitaksi balok molekuler di kursi Fisika Terapan Negara Padat di Universitas Ruhr Bochum.

Mereka terstruktur di Tokyo dan kemudian diukur di Grenoble. Tapi bukan hanya sampel, juga merupakan pengembangan lebih lanjut dari konsep ini berasal dari Bochum: Prof Wieck sudah diterbitkan visi dari directional coupler elektron dengan dua saluran paralel satu-dimensi, di mana elektron dapat melompat dari satu ke saluran lain, 21 tahun yang lalu.

Tim peneliti Sementara telah menyadari visi ini berdasarkan hasil yang disajikan di sini. Sebuah publikasi lebih lanjut karena itu untuk mengikuti segera