Questa immagine al microscopio elettronico a scansione mostra il design del punto quantico triplo a pochi elettroni sintonizzabile. l, C, e R si riferiscono a sinistra, centro, e cancelli a stantuffo a punto destro, e 1 e 2 si riferiscono alle barriere del tunnel tra i punti. Il QPC a sinistra viene utilizzato come rilevatore di carica misurando la corrente. Credito immagine:L. Gaudreau, et al.
(PhysOrg.com) -- Mentre i punti quantici esistono dagli anni '80, solo nell'ultimo decennio i fisici hanno creato con successo singoli punti quantici laterali di pochi elettroni. Questi punti quantici consentono ai fisici di manipolare gli spin quantistici, che potrebbero essere usati come qubit per applicazioni di informazione quantistica. Lungo queste linee, un team di fisici del National Research Council in Canada, responsabili dell'originale punto quantico singolo laterale a pochi elettroni, ha recentemente progettato un nuovo circuito di punti quantici tripli a pochi elettroni, e ha dimostrato che tutti e tre i punti quantici possono essere sintonizzati in risonanza.
Come hanno spiegato gli scienziati in un recente numero di Lettere di fisica applicata , il design del triplo punto quantico potrebbe essere utile negli studi di ricerca sui punti quantici in cui è importante conoscere il numero esatto di elettroni. Il progetto potrebbe anche avere applicazioni in futuri dispositivi di informazione quantistica che coinvolgono qubit di spin di elettroni.
“Avere tutti e tre i punti in risonanza è un requisito per alcune funzionalità di informazione quantistica come un bus di spin per trasmettere coerentemente informazioni di spin attraverso un circuito, ” ha detto il coautore Louis Gaudreau PhysOrg.com .
Il gruppo ha fabbricato e provato diversi modelli di dispositivi, ma le prime versioni sono risultate marginali come punti quantici tripli e non abbastanza sintonizzabili per essere utili. Alla fine i ricercatori hanno trovato un progetto che permetteva di isolare da uno a tre elettroni in un punto centrale con un intervallo di numeri di occupazione più ampio disponibile per i due punti esterni.
Per dimostrare la necessaria sintonizzabilità del circuito, gli scienziati hanno regolato le varie tensioni di gate su impostazioni in cui tutti e tre i punti quantici erano in risonanza tra loro. Queste posizioni sono chiamate punti quadrupli. Vicino ai punti quadrupli, il gruppo ha dimostrato la presenza di riconfigurazioni di carica analoghe agli effetti degli automi cellulari quantistici.
“Partendo da doppi punti quantici, che sono allo studio in diversi laboratori, a un punto quantico triplo è un passaggio più significativo della semplice aggiunta di un qubit di spin extra, ", ha detto Gaudreau. “Ci sono molti concetti che richiedono tre punti quantici, come la dimostrazione di entanglement, eseguire semplici algoritmi quantistici e schemi di correzione degli errori di calcolo quantistico.
"In definitiva, abbiamo in programma di utilizzare il nostro dispositivo per eseguire semplici applicazioni di informazione quantistica, ma come primo passo dobbiamo dimostrare che possiamo manipolare gli spin in un circuito così complesso. Uno dei concetti interessanti che stiamo studiando anche con questo dispositivo è il "backaction", ovvero il modo in cui la misurazione stessa influisce sul risultato.
Maggiori informazioni: L. Gaudreau, A. Kam, G. Granger, S.A. Studenikin, P. Zawadzki, e A.S. Sachrajda. "Un punto quantico triplo di elettroni sintonizzabile." Lettere di fisica applicata 95, 193101 (2009).
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