İlk kez yeni kuantum noktaları yaratıldı, eşmerkezli kuantum nokta halkaları doğdu ve kuantum bilgisayarlar yeniden parçalanacak
Bilim adamları, etkileşimli yapay atomlar gibi davranan, sınırlı yüklü küçük adalar olan yeni bir kuantum noktası çifti yarattı ve ilk kez fotoğrafladı. Bu "birleştirilmiş" kuantum noktası, bir kuantum bilgisayarın temel bilgi birimi olan kararlı bir kübit olarak kullanılabilir. Ek olarak, mevcut kuantum fiziği modeli, malzemelerdeki bol miktarda yeni fiziksel fenomeni inceleme fırsatı sağlayan kuantum noktalarının şarj modunu tam olarak açıklayamıyor. Klasik bilgisayarların aksine, geleneksel bilgisayarlar "1" veya "0" belleğini depolamak için sabit değerlerde yalnızca iki ikili bit kullanır.
Kuantum bilgisayarı, bilgileri aynı anda birden fazla değere sahip olabilen kübit biçiminde depolayacak ve işleyecektir. Sonuç olarak, klasik bitlerden daha büyük ve daha karmaşık işlemler gerçekleştirebilirler ve hesaplamalarda devrim yaratma potansiyeline sahiptirler. Elektronların tek bir kuantum noktasının merkezi etrafında yörüngede dönme şekli, atomların etrafındaki yörüngeye benzer. Yüklü parçacıklar yalnızca belirli bir enerji seviyesini işgal edebilir. Her enerji seviyesinde, bir elektron, şekli kuantum teorisinin kuralları tarafından belirlenen yörüngeyi izleyerek, bir noktada bir dizi olası pozisyonu işgal edebilir. Bir çift bağlı kuantum noktası, bir kübit oluşturmak için aralarında bir elektron paylaşabilir.
Maryland Üniversitesi Nano Merkezi ve Japonya Ulusal Malzeme Bilimi Enstitüsü'nden araştırmacılar da dahil olmak üzere, Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) liderliğindeki bir ekip, kuantum noktaları üretmek için, tıpkı kullanmak gibi bir taramalı tünelleme mikroskobunun (STM) ucunu kullandı. Bir çizimi aşındırmak için kalem aynıdır. Araştırmacılar, ucu ultra soğuk bir grafen tabakasının (bal peteği şeklinde düzenlenmiş tek bir karbon atomu tabakası) üzerine getirdiler ve uç voltajını kısaca artırdılar. Voltaj darbesi tarafından üretilen elektrik alanı, grafenden alttaki bor nitrür içine nüfuz eder, burada elektronları katmandaki atomik safsızlıklardan ayırır ve birikmiş yükler üretir.
Yığınlama, serbest yüzen elektronları grafende toplayarak onları küçük bir enerji tuzağına hapseder. Ancak araştırma ekibi 4 ila 8 Teslalık bir manyetik alan uyguladığında (küçük bir çubuk mıknatısın gücünün yaklaşık 400 ila 800 katı), elektronların işgal edebileceği yörüngelerin şeklini ve dağılımını önemli ölçüde değiştirdi. Elektronlar artık tek bir kuyu değildir, ancak küçük bir boş kabukla ayrılmış orijinal kuyudaki iki eş merkezli, yakın aralıklı halkada bulunur. İki elektron halkası şimdi zayıf bir şekilde çiftlenmiş kuantum noktaları gibi davranıyor. Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü'nün (NIST) ortak yazarı Daniel Walkup şunları kaydetti:
Araştırmacılar, elektronların dağılımını atomik çözünürlükle görüntüleyerek, birleştirilmiş kuantum nokta sisteminin içini bu kadar derinlemesine inceledikleri ilk kez. Sistemin yüksek çözünürlüklü görüntülerini ve spektrumlarını almak için araştırma ekibi, kuantum noktalarının boyutu ile yörüngedeki elektronların kapladığı enerji seviyesi aralığı arasındaki özel ilişkiyi kullandı: kuantum noktası ne kadar küçükse, aralık o kadar büyük ve bitişik olanları ayırt etmek daha kolay. enerji seviyesi. Grafen kullanan önceki kuantum nokta araştırmasında, araştırma ekibi küçük bir manyetik alan uyguladı ve eşmerkezli kuantum nokta halkasının kaynağı olan tek bir kuantum noktasında ortalanmış bir düğün pastasına benzer bir halka yapısı keşfetti.
Araştırmacılar, önceki çalışma noktasının yaklaşık yarısı (100 nanometre) olan bir çap oluşturmak için bir tarama tünelleme mikroskobu (STM) ucu kullanarak, bağlantı sisteminin tüm yapısını başarıyla ortaya çıkardı. Ekip, NIST ve Maryland Nano Center'dan Walkup, Fereshte Ghahari, Christopher Gutiérrez ve Joseph Strocero'yu içeriyordu ve araştırma sonuçları Physical Review B dergisinde yayınlandı. Elektronların iki birleşik nokta arasında paylaşılma yolu, kabul edilen kuantum noktalarının fiziksel modeli ile açıklanamaz.Eğer birleştirilmiş kuantum noktaları sonuçta kuantum hesaplamada kübit olarak kullanılırsa, bu zor problem çözülmesi gereken önemli bir sorun olabilir.
Brocade Park Bilim, Teknoloji, Bilimsel Araştırma, Popüler Bilim
