Brug af en kvantepunkt til at mærke ændringer i en anden

Quantum dots er kasser i nanometerstørrelse, der har tiltrukket stor videnskabelig interesse for brug inden for nanoteknologi, fordi deres egenskaber adlyder kvantemekanik og er nødvendige for at udvikle avancerede elektroniske og fotoniske enheder. Kvantepunkter, der samler sig selv under deres dannelse, er særligt attraktive som afstembare lysemittere i nanoelektroniske enheder og til at studere kvantefysik på grund af deres kvantiserede transportadfærd. Det er vigtigt at udvikle en måde at måle ladningen i en enkelt selvsamlet kvantepunkt for at opnå behandling af kvanteoplysninger; imidlertid, dette er svært, fordi metalelektroderne, der er nødvendige til målingen, kan afskærme den meget lille ladning af kvantepunktet. Forskere ved Osaka University har for nylig udviklet den første enhed baseret på to selvsamlede kvantepunkter, der kan måle enkeltelektronladningen af ​​en kvantepunkt ved hjælp af en anden som sensor.

Enheden blev fremstillet ved hjælp af to indiumarsenid (InAs) kvantepunkter forbundet til elektroder, der bevidst blev indsnævret for at minimere den uønskede screeningseffekt.

"De to kvantepunkter i enheden viste signifikant kapacitiv kobling, "siger Haruki Kiyama." Som et resultat, enkeltelektronopladningen af ​​den ene prik blev opdaget som en ændring i den anden priks strøm. "

Sensorens kvantumpunkts aktuelle respons afhænger af antallet af elektroner i målpunktet. Derfor kan enheden bruges til realtidsdetektering af enkeltelektron-tunneling i en kvantepunkt. Tunnelhændelserne for enkelte elektroner ind og ud af målkvantumpunktet blev opdaget som skift mellem høj- og lavstrømtilstande i sensorkvantumpunktet. Påvisning af sådanne tunnelinghændelser er vigtig for måling af enkeltspins mod elektron -spin -qubits.

"At mærke enkeltladninger i selvsamlede kvantepunkter er spændende af flere årsager, "forklarer Akira Oiwa." Evnen til at opnå elektrisk aflæsning af enkelte elektronstater kan kombineres med fotonik og bruges i kvantekommunikation. Ud over, vores enhedskoncept kan udvides til forskellige materialer og systemer til at studere fysikken i selvsamlede kvantepunkter. "

En elektronisk enhed, der bruger selvsamlede kvantepunkter til at detektere enkeltelektroniske hændelser, er en ny strategi til at øge vores forståelse af kvanteprikkers fysik og hjælpe udviklingen af ​​avanceret nanoelektronik og kvanteberegning.