Cette image au microscope électronique à balayage montre la conception de points quantiques triples accordables à quelques électrons. L, C, et R se réfèrent à la gauche, centre, et portes à piston à point droit, et 1 et 2 se réfèrent aux barrières tunnel entre les points. Le QPC de gauche est utilisé comme détecteur de charge en mesurant le courant. Crédit image :L. Gaudreau, et al.
(PhysOrg.com) -- Alors que les points quantiques existent depuis les années 1980, ce n'est qu'au cours de la dernière décennie que les physiciens ont réussi à créer des points quantiques uniques latéraux à quelques électrons. Ces points quantiques permettent aux physiciens de manipuler les spins quantiques, qui pourraient être utilisés comme qubits pour les applications d'information quantique. Le long de ces lignes, une équipe de physiciens du Conseil national de recherches du Canada qui était responsable de la boîte quantique unique latérale à quelques électrons a récemment conçu un nouveau circuit à boîte quantique triple à quelques électrons, et a démontré que les trois points quantiques peuvent être réglés en résonance.
Comme les scientifiques l'ont expliqué dans un récent numéro de Lettres de physique appliquée , la conception à triple point quantique pourrait être utile dans les études de recherche sur les points quantiques où il est important de connaître le nombre exact d'électrons. La conception pourrait également avoir des applications dans les futurs dispositifs d'information quantique impliquant des qubits de spin électronique.
« Avoir les trois points en résonance est une exigence pour certaines fonctionnalités d'informations quantiques telles qu'un bus de spin pour transmettre de manière cohérente des informations de spin à travers un circuit, », a déclaré le coauteur Louis Gaudreau PhysOrg.com .
Le groupe a fabriqué et essayé plusieurs conceptions d'appareils, mais les premières versions se sont avérées marginales en tant que points quantiques triples et pas assez accordables pour être utiles. Enfin, les chercheurs ont trouvé une conception qui permettait d'isoler un à trois électrons dans un point central avec une plage de nombres d'occupations plus large disponible pour les deux points extérieurs.
Pour démontrer l'accordabilité requise du circuit, les scientifiques ont ajusté les différentes tensions de grille à des réglages où les trois points quantiques étaient en résonance les uns avec les autres. Ces emplacements sont appelés points quadruples. Près des points quadruples, le groupe a démontré la présence de reconfigurations de charge analogues aux effets des automates cellulaires quantiques.
« En partant de points quantiques doubles, qui sont à l'étude dans plusieurs laboratoires, à un point quantique triple est une étape plus importante que le simple ajout d'un qubit de spin supplémentaire, », a déclaré Gaudreau. « Il existe de nombreux concepts qui nécessitent trois points quantiques, comme la démonstration d'un enchevêtrement, exécuter des algorithmes quantiques simples et des schémas de correction d'erreurs en calcul quantique.
"Finalement, nous prévoyons d'utiliser notre appareil pour exécuter des applications d'information quantique simples, mais dans un premier temps, nous devons démontrer que nous pouvons manipuler les spins dans un tel circuit complexe. L'un des concepts intéressants que nous étudions également avec cet appareil est la « réaction », c'est-à-dire la manière dont la mesure elle-même affecte le résultat. »
Plus d'information: L. Gaudreau, A. Kam, G. Granger, S.A. Studenikin, P. Zawadzki, et A.S. Sachrajda. « Une boîte quantique triple accordable à quelques électrons. » Lettres de physique appliquée 95, 193101 (2009).
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