Κβαντικός χορός στο ρυθμό ενός τυμπάνου:Οι ερευνητές παρατηρούν πώς το Energy Single Electron συντονίζεται από τα περιβάλλοντα άτομα
Στις παραδοσιακές συσκευές ημιαγωγών, η ροή των ηλεκτρονίων ελέγχεται με την εφαρμογή ενός ηλεκτρικού πεδίου. Ωστόσο, αυτή η προσέγγιση περιορίζεται από το γεγονός ότι τα ηλεκτρόνια επηρεάζονται επίσης από τη θερμική κίνηση των ατόμων στο υλικό. Αυτό μπορεί να προκαλέσει τις συσκευές να γίνουν θορυβώδεις και αναποτελεσματικές, ειδικά σε υψηλές θερμοκρασίες.
Η προσέγγιση της ομάδας NIST αποφεύγει αυτό το πρόβλημα χρησιμοποιώντας έναν διαφορετικό τρόπο για τον έλεγχο της ροής των ηλεκτρονίων. Αντί να εφαρμόζουν ένα ηλεκτρικό πεδίο, χρησιμοποιούν μια τεχνική που ονομάζεται "κβαντικός περιορισμός" για να δημιουργήσει μια μικροσκοπική, απομονωμένη περιοχή του υλικού ημιαγωγών στο οποίο τα ηλεκτρόνια είναι ελεύθερα να κινηθούν. Αυτή η περιοχή περιβάλλεται από ένα στρώμα ατόμων που ενεργούν ως φράγμα, εμποδίζοντας τα ηλεκτρόνια να διαφεύγουν.
Με τον προσεκτικό έλεγχο των θέσεων των ατόμων στο στρώμα φραγμού, οι ερευνητές ήταν σε θέση να συντονίσουν με ακρίβεια την ενέργεια του ενιαίου ηλεκτρονίου στην περιορισμένη περιοχή. Αυτό τους επέτρεψε να δημιουργήσουν μια συσκευή που λειτουργεί ως τρανζίστορ, αλλά χωρίς την ανάγκη για ένα ηλεκτρικό πεδίο.
Η ανακάλυψη της ομάδας NIST θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια νέα γενιά κβαντικών συσκευών που είναι πιο ισχυρές και αποτελεσματικές από τις παραδοσιακές συσκευές ημιαγωγών. Αυτές οι συσκευές θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορες εφαρμογές, όπως κβαντική υπολογιστική, κβαντική κρυπτογραφία και κβαντική ανίχνευση.
Τα ευρήματα της ερευνητικής ομάδας δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Nature Nanotechnology.
