Une comparaison entre la lecture de spin binaire et la lecture de spin ternaire. Crédit :Université d'Osaka
Les points quantiques sont de très petites particules qui présentent des propriétés de luminescence et électroniques différentes de celles de leurs matériaux en vrac. Par conséquent, ils sont attrayants pour une utilisation dans les cellules solaires, optoélectronique, et l'informatique quantique. L'informatique quantique consiste à appliquer une petite tension aux points quantiques pour réguler leur état de spin électronique, encodant ainsi des informations. Alors que l'informatique traditionnelle repose sur un système d'information binaire, les états de spin des électrons dans les points quantiques peuvent afficher des degrés de liberté supplémentaires en raison de la possibilité de superposition des deux états en même temps. Cette fonctionnalité pourrait augmenter la densité des informations codées.
La lecture du spin électronique des points quantiques est nécessaire pour réaliser l'informatique quantique. La lecture de spin à un seul coup a été utilisée pour détecter en temps réel des événements d'effet tunnel à un seul électron dépendant du spin. Les performances de l'informatique quantique pourraient être considérablement améliorées par une lecture unique de plusieurs états de spin.
Une collaboration de recherche japonaise basée à l'Université d'Osaka a maintenant réalisé la première détection réussie de plusieurs états de spin grâce à la lecture en une seule fois de trois états de spin à deux électrons d'une seule boîte quantique. Ils ont fait part de leurs découvertes dans Lettres d'examen physique .
Pour lire plusieurs états de spin simultanément, les chercheurs ont utilisé un capteur de charge à contact ponctuel placé près d'un point quantique d'arséniure de gallium. Le changement de courant du capteur de charge dépend de l'état de spin de la boîte quantique et a été utilisé pour distinguer entre singulet et deux types d'états de spin triplet.
"Nous avons obtenu une lecture ternaire monocoup d'états de spin à deux électrons en utilisant le filtrage de spin à l'état de bord et l'effet orbital, ", explique le premier auteur de l'étude Haruki Kiyama.
Une image au microscope électronique à balayage de la boîte quantique utilisée dans cette recherche. Nous avons formé la boîte quantique en appliquant une tension aux électrodes de grille de surface. Les états de spin des électrons peuvent être lus en mesurant le courant électrique circulant à proximité du point (flèche blanche). Crédit :Université d'Osaka
C'est-à-dire, le taux d'effet tunnel entre la boîte quantique et le réservoir d'électrons dépendait à la fois de l'état de spin des électrons et de l'interaction entre le spin électronique et les orbitales de la boîte quantique. L'équipe a identifié un état fondamental et deux états excités dans la boîte quantique à l'aide de leur configuration.
Les chercheurs ont ensuite utilisé leur configuration de lecture ternaire pour étudier le comportement de relaxation de spin des trois états de spin détectés.
"Pour confirmer la validité de notre système de lecture, nous avons mesuré la relaxation de spin de deux des états, " explique Kiyama. " La mesure de la dynamique entre les états de spin dans une boîte quantique est une application importante de la configuration de lecture de spin ternaire. "
Les résultats de la lecture de spin binaire en utilisant les schémas précédents et nouveaux, et celle de la lecture de spin ternaire en combinant ces deux schémas de lecture binaire. Crédit :Université d'Osaka
Les temps de relaxation de spin pour la boîte quantique mesurés à l'aide du système de lecture ternaire concordent avec ceux rapportés, fournissant la preuve que le système a donné des mesures fiables.
Ce système de lecture ternaire peut être étendu aux points quantiques composés d'autres matériaux, révélant une nouvelle approche pour examiner la dynamique de spin des points quantiques et représentant une avancée dans le traitement de l'information quantique.
