Die Forscher verbesserten frühere Methoden, mit denen sich problemlos nur zwei Elektronen auflösen ließen
Wissenschaftler haben gezeigt, wie man den Spin liestder Zustand vieler Elektronen, die in einem winzigen Quantenpunkt aus Gallium und Arsen gefangen sind. Quantenpunkte verhalten sich wie künstliche Atome mit Eigenschaften, die Wissenschaftler durch Ändern ihrer Größe oder Zusammensetzung einstellen können. Allerdings werden die Lücken in den Energieniveaus in der Regel kleiner und schwieriger aufzulösen, wenn die Zahl der eingefangenen Elektronen zunimmt.
Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des in dieser Arbeit verwendeten Quantenpunktgeräts. Quelle: Universität Osaka.
Um dies zu überwinden, nutzte das Teamein Phänomen namens Quanten-Hall-Effekt. Wenn Elektronen auf zwei Dimensionen beschränkt sind und einem starken Magnetfeld ausgesetzt werden, werden ihre Zustände quantisiert, sodass ihre Energieniveaus nur bestimmte spezifische Werte annehmen können.
„Frühere Methoden zum Auslesen von Spinmessungen„Wir konnten nur ein oder zwei Elektronen verarbeiten, aber mithilfe des Quanten-Hall-Effekts konnten wir bis zu vier spinpolarisierte Elektronen auflösen“, sagt Hauptautor Haruki Kiyama.
Um Störungen durch Hitze zu vermeidenSchwankungen wurden die Experimente bei extrem niedrigen Temperaturen, etwa 80 Millikelvin, durchgeführt. „Diese Auslesemethode könnte den Weg für schnellere und leistungsfähigere spinbasierte Quanteninformationsverarbeitungsgeräte mit Multielektronen-Spinzuständen ebnen“, fügt Akira Oiwa, leitender Studienautor, hinzu.
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