Forskere designer Triple Quantum Dot til Quantum Information Applications

(PhysOrg.com) -- Mens kvanteprikker har eksisteret siden 1980'erne, kun i det sidste årti har fysikere med succes skabt laterale få-elektron-enkelte kvanteprikker. Disse kvanteprikker gør det muligt for fysikere at manipulere kvantespin, som kunne bruges som qubits til kvanteinformationsapplikationer. Langs disse linjer, et hold fysikere fra National Research Council i Canada, som var ansvarlige for den originale laterale få-elektron-enkelt kvanteprik, har for nylig designet et nyt få-elektron triple quantum dot-kredsløb, og demonstrerede, at alle tre kvanteprikker kan indstilles i resonans.

Som forskerne forklarede i et nyligt nummer af Anvendt fysik bogstaver , det tredobbelte kvanteprikdesign kunne være nyttigt i forskningsstudier af kvanteprikker, hvor det er vigtigt at kende det nøjagtige antal elektroner. Designet kunne også have applikationer i fremtidige kvanteinformationsenheder, der involverer elektronspin-qubits.

"At have alle tre prikker i resonans er et krav for visse kvanteinformationsfunktioner, såsom en spin-bus til sammenhængende transmission af spin-information over et kredsløb, ” fortalte medforfatter Louis Gaudreau PhysOrg.com .

Gruppen fremstillede og prøvede adskillige enhedsdesigns, men de tidlige versioner viste sig at være marginale som tredobbelte kvanteprikker og ikke justerbare nok til at være nyttige. Endelig fandt forskerne et design, der gjorde det muligt at isolere en til tre elektroner i en centerprik med et bredere besættelsesnummerområde tilgængeligt for de to yderste prikker.

For at demonstrere den påkrævede tunbarhed af kredsløbet, forskerne justerede de forskellige gate-spændinger til indstillinger, hvor alle tre kvanteprikker var i resonans med hinanden. Disse steder kaldes firdobbelte punkter. Tæt på de firdobbelte punkter, gruppen demonstrerede tilstedeværelsen af ​​ladningsrekonfigurationer analoge med kvantecellulære automateffekter.

"Gå fra dobbelte kvanteprikker, som bliver undersøgt i flere laboratorier, til en tredobbelt kvanteprik er et mere vigtigt skridt end blot at tilføje en ekstra spin-qubit, " sagde Gaudreau. "Der er mange begreber, der kræver tre kvanteprikker, såsom at demonstrere sammenfiltring, kører simple kvantealgoritmer og kvanteberegningsfejlkorrektionsskemaer.

"Ultimativt, vi planlægger at bruge vores enhed til at køre simple kvanteinformationsapplikationer, men som et første skridt skal vi demonstrere, at vi kan manipulere spins i sådan et compelx-kredsløb. Et af de interessante koncepter, vi også studerer med denne enhed, er 'backaction', dvs. måden at foretage selve målingen på påvirker resultatet."

Mere information: L. Gaudreau, A. Kam, G. Granger, S. A. Studenikin, P. Zawadzki, og A.S. Sachrajda. "En afstembar få elektron-tredobbelt kvanteprik." Anvendt fysik bogstaver 95, 193101 (2009).

Copyright 2009 PhysOrg.com.
Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsende, omskrevet eller omdistribueret helt eller delvist uden udtrykkelig skriftlig tilladelse fra PhysOrg.com.