Вчені зареєстрували незвичайні квантові ефекти, які спостерігаються в одновимірних нанопровідниках

54 Views Comment Off

Така щільна “упаковка” електронів в нанопровідники висуває на перший план квантові (хвильові) властивості цих часток і при взаємодії між ними виникають досить незвичайні ефекти, які в майбутньому можна буде використовувати в квантових технологіях нового виду, включаючи і технології квантових обчислень.

Стиснення електронів усередині одновимірного квантового провідника підсилює їх квантову природу настільки, що знаючи їх енергію і довжину хвилі (імпульс), стає можливим реалізувати абсолютно нові методи керування їх поведінкою. “Уявіть собі переповнений людьми вагон потяга” – розповідає професор Крістофер Форд, – “Якщо хто-небудь намагається увійти в цей вагон, це змушує людей, що знаходяться поруч, трохи потіснитися і звільнити місце. Ці люди, в свою чергу, тіснять сусідів і так далі. У результаті цього через вагон починає переміщатися “хвиля стиснення”, що визначає те, як люди взаємодіють з їхніми сусідами. А швидкість цієї хвилі залежить від того, скільки зусиль доклала до цього людина, якій вдалося забратися в переповнений вагон”.

“Те ж саме відбувається і з електронами в квантовому провіднику – вони штовхають один одного, в результаті чого виникає хвиля” – розповідає доктор Марія Морено, – “Але у електронів є одна цікава характеристика – їх кутовий момент обертання, за допомогою якого і відбувається взаємодія з “сусідами”. В результаті в переповненому квантовому провіднику виникають хвилі обертання електронів, що переносять енергію уздовж провідника і ці хвилі можна використовувати для так званої тунельної спектроскопії”.

Але найцікавіше виникає тоді, коли в квантовий провідник потрапляє електрон з дуже високою енергією. У разі вагона це можна уявити, як людина вривається у вагон, попередньо розігнавшись до великої швидкості, і буквально збиває людей, які стоять там.

Для того, щоб реалізувати такий “фокус” кембриджські вчені виготовили структуру з 6 тисяч вузьких металевих смуг, між якими були прокладені провідники з арсеніду галію (GaAs). Змінюючи силу, форму зовнішнього магнітного поля і електричний потенціал, що прикладається до металевих смугах, вчені домоглися того, що електрони за рахунок ефекту квантового тунелювання переходять на напівпровідникові провідники, заповнюючи їх, подібно людям, що входять в вагон.

Короткі імпульси високої напруги служили для розгону електронів, які на повній швидкості “влітали в переповнений вагон” квантового провідника. І все, що відбувається реєструвалося шляхом вимірювання струму, що протікає через провідник.

Слід зазначити, що деякі з кривих, отриманих вченими під час експериментів, в більшості випадків майже в точності відображають поведінку спін-хвиль стиснення, яка розрахована за допомогою теоретичних моделей. Це говорить про те, що вченим вдалося домогтися розуміння поведінки електронів, які штучно поміщені в “важкі умови”, і така поведінка електронів можна буде використовувати в своїх цілях при створенні стандартних блоків майбутніх квантових комп’ютерів і комунікаційних пристроїв.

... ... .
In : Техно

Related Articles

404