(PhysOrg.com) -- Hoewel kwantumstippen al sinds de jaren tachtig bestaan, pas in het afgelopen decennium hebben natuurkundigen met succes laterale enkele elektronenkwantumdots gemaakt. Deze kwantumstippen stellen natuurkundigen in staat om kwantumspins te manipuleren, die kunnen worden gebruikt als qubits voor toepassingen van kwantuminformatie. In deze richting, een team van natuurkundigen van de National Research Council in Canada die verantwoordelijk waren voor de oorspronkelijke laterale enkele kwantumdot met enkele elektronen, heeft onlangs een nieuw drievoudig kwantumdot-circuit met weinig elektronen ontworpen, en toonde aan dat alle drie de kwantumstippen in resonantie kunnen worden afgestemd.

Zoals de wetenschappers hebben uitgelegd in een recent nummer van Technische Natuurkunde Brieven , het ontwerp met drie kwantumdots zou nuttig kunnen zijn in onderzoeksstudies van kwantumdots waarbij het belangrijk is om het exacte aantal elektronen te kennen. Het ontwerp kan ook worden toegepast in toekomstige kwantuminformatie-apparaten met elektronenspinqubits.

"Het hebben van alle drie de punten in resonantie is een vereiste voor bepaalde kwantuminformatiefunctionaliteiten, zoals een spinbus voor het coherent verzenden van spin-informatie over een circuit, ” vertelde co-auteur Louis Gaudreau aan PhysOrg.com .

De groep heeft verschillende apparaatontwerpen gefabriceerd en geprobeerd, maar de vroege versies bleken marginaal te zijn als drievoudige kwantumstippen en niet afstembaar genoeg om bruikbaar te zijn. Ten slotte vonden de onderzoekers een ontwerp waarmee één tot drie elektronen konden worden geïsoleerd in een centrale stip met een breder bezettingsnummerbereik dat beschikbaar was voor de buitenste twee stippen.

Om de vereiste afstembaarheid van het circuit te demonstreren, de wetenschappers hebben de verschillende poortspanningen aangepast aan instellingen waarbij alle drie de kwantumstippen in resonantie met elkaar waren. Deze locaties worden viervoudige punten genoemd. Dicht bij de viervoudige punten, de groep demonstreerde de aanwezigheid van ladingsherconfiguraties analoog aan kwantum cellulaire automaten.

“Vanuit dubbele kwantumstippen, die in verschillende laboratoria worden bestudeerd, aan een drievoudige kwantumstip is een belangrijkere stap dan alleen het toevoegen van één extra spin-qubit, ’ zei Gaudreau. “Er zijn veel concepten waarvoor drie kwantumstippen nodig zijn, zoals het aantonen van verstrengeling, het uitvoeren van eenvoudige kwantumalgoritmen en foutcorrectieschema's voor kwantumcomputers.

“Uiteindelijk, we zijn van plan ons apparaat te gebruiken voor het uitvoeren van eenvoudige kwantuminformatie-applicaties, maar als eerste stap moeten we aantonen dat we spins kunnen manipuleren in zo'n ingewikkeld circuit. Een van de interessante concepten die we ook met dit apparaat bestuderen, is ‘backaction’, d.w.z. de manier waarop de meting zelf het resultaat beïnvloedt.”

Meer informatie: L. Gaudreau, A.Kam, G. Griffel, S.A. Studenikin, P. Zawadzki, en A.S. Sacharajda. "Een afstembare enkele elektronen drievoudige kwantumstip." Technische Natuurkunde Brieven 95, 193101 (2009).

Copyright 2009 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.