Spinning quantum dots

Navnet 'kvanteprikker' gives til partikler af halvledende materialer, der er så små - et par nanometer i diameter - at de ikke længere opfører sig helt som almindelige, makroskopisk stof. Takket være deres kvantelignende optiske og elektroniske egenskaber, de viser løfte som komponenter i kvante -computerenheder, men disse egenskaber er endnu ikke fuldt ud forstået. Fysikere Sanjay Prabhakar fra Gordon State College, Georgien, USA og Roderick Melnik fra Wilfrid Laurier University, Waterloo, Canada har nu beskrevet detaljeret teorien bag nogle af disse nye egenskaber. Dette værk er udgivet i The European Physical Journal B .

I den kommende quantum computing -æra, informationslagring og behandling kan afhænge af såkaldte spintronic-enheder, der udnytter elektron-spin samt dets ladning som en informationsenhed. Dette vil kun være muligt, imidlertid, hvis centrifugeringen af ​​en enkelt elektron kan kontrolleres. Forskere har for nylig foreslået, at det skal være muligt at styre elektronernes spin i kvantepunkter med elektriske felter gennem spin-orbit-kobling, som er interaktionen mellem elektronens spin og dens bevægelse. Det er dette samspil mellem elektriske felter og elektronspins, som Prabhakar og Melnik nu har modelleret.

Spin-kredsløbskobling fører til en opdeling i en elektronens energiniveauer. som kan detekteres som linjesplitting i et spektrum. Forskerne simulerede denne effekt i kvanteprikker lavet af forskellige halvledermaterialer, bevæger sig langsomt gennem elektriske felter. De løste Schrodinger -ligningen for systemet, observerede stærke slagmønstre i spin-værdierne og afslørede, at spin-orbit-kobling forekommer i disse langsomt bevægelige prikker, fremkalder et magnetfelt i fravær af et eksternt felt. Disse nye magnetiske egenskaber antyder, at prikkerne kunne, Ja, har potentiale inden for kvanteberegning som lagrings- og behandlingsenheder.