Преместването на електрони от една квантова точка в друга разкрива огромни възможности за изчислителните системи
Немски учени постигнаха значителен напредък в квантовите изследвания, който дава надежди за създаване на много по-мощни компютри.
Физиците от Рурския университет в Бохум са съумели да обособят две малки квантови точки с по няколкостотин електрона в полупроводник, да изберат един от електроните и с помощта на звукова вълна да го преместят в съседна квантова точка.
Учените сравняват своя експеримент с движението на риби по вълните. Подобни манипулации с един електрон ще позволят формиране на много по-сложни съчетания на квантови битове, в сравнение с класическите битове, които имат само две състояния – 0 и 1.
В металните проводници и полупроводници от рода на силиций и галиев арсенид електроните могат да се движат свободно, като риби във вода. Вътре в метала има множество “електрони-риби”, като всички те запълват почти целия обем на “водата”. При полупроводниците плътността на тези “риби” не е толкова висока, поради което разстоянието между електроните е по-голямо и те се съсредоточават в тънкия слой близо до повърхността, към който се прилага електрическо напрежение.
Новият метод може да се опише като мечтата на рибаря – всичката риба се намира в един слой близко до повърхността, а рибарят може да улови, която пожелае.
Въпреки че всички електрони са еднакви, за разлика от живите риби, новият метод позволява да се изваждат определени електрони от квантовите точки, да се преместват на определено разстояние и след това същите те да бъдат откривани в съседни квантови точки. За идентифициране на електроните може да се използва техният спин и така да бъдат създавани изчислителни системи с уникални възможности.
По време на тестовете учените са премествали електрон с помощта на звукова вълна на разстояние 4 микрометра, което е двадесет пъти повече отколкото в съвременните транзистори. За целта те първо формирали квантови точки от по няколко стотин електрона, а след това пускали под повърхността на полупроводника управляема чрез електроди и високочестотно напрежение звукова вълна.
Вълната се движела в силициевия кристал със скорост 3000 киломентра в секунда, като височината й била регулирана по такъв начин, че да извлече само един електрон, който впоследствие изминава 4 микрометра в едномерен канал.Учените са постигнали много висока повторяемост в експериментите – вероятността за отделяне и откриване на електрон била съответно 96% и 92%.
Интересно ми е пиезокристалите дали могат да генерират такава звукова вълна…
Ще минат десетки години предполагам, преди подобен механизъм да се приложи на практика. Първо процентите трябва да станат 100, после цялата тази сложна схема да се натика в механизъм с подходящи размери и той да работи ефективно поне колкото съществуващите системи.
Съчетано с много различни кристални решетки, които са поставени на една пластина, тогава как ще действат електроните?