De naam 'quantum dots' wordt gegeven aan deeltjes van halfgeleidende materialen die zo klein zijn - enkele nanometers in diameter - dat ze zich niet meer gedragen als gewone, macroscopische materie. Dankzij hun kwantumachtige optische en elektronische eigenschappen, ze zijn veelbelovend als componenten van kwantumcomputers, maar deze eigenschappen zijn nog niet volledig begrepen. Natuurkundigen Sanjay Prabhakar van Gordon State College, Georgië, VS en Roderick Melnik van Wilfrid Laurier University, Waterloo, Canada heeft nu de theorie achter enkele van deze nieuwe eigenschappen in detail beschreven. Dit werk is gepubliceerd in Het European Physical Journal B .

In het komende tijdperk van kwantumcomputers informatieopslag en -verwerking kunnen afhankelijk zijn van zogenaamde spintronische apparaten die zowel de elektronenspin als de lading ervan als een informatie-eenheid exploiteren. Dit zal alleen mogelijk zijn, echter, als de spin van een enkel elektron kan worden gecontroleerd. Onderzoekers hebben onlangs gesuggereerd dat het mogelijk moet zijn om de spin van elektronen in kwantumstippen met elektrische velden te regelen door middel van spin-baankoppeling, dat is de interactie van de spin van het elektron met zijn beweging. Het is deze wisselwerking tussen elektrische velden en elektronenspins die Prabhakar en Melnik nu hebben gemodelleerd.

Spin-baankoppeling leidt tot een splitsing in de energieniveaus van een elektron. die kan worden gedetecteerd als lijnsplitsing in een spectrum. De onderzoekers simuleerden dit effect in quantum dots gemaakt van verschillende halfgeleidermaterialen, langzaam door elektrische velden bewegen. Ze hebben de Schrödinger-vergelijking voor het systeem opgelost, waargenomen sterke zwevingspatronen in de spinwaarden en onthulde dat spin-baankoppeling optreedt in deze langzaam bewegende stippen, het opwekken van een magnetisch veld bij afwezigheid van een extern veld. Deze opkomende magnetische eigenschappen suggereren dat de stippen, inderdaad, hebben potentieel in quantum computing als opslag- en verwerkingsapparaten.