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运输属性

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由电场控制的单旋

03 Nov 2007 迈克尔银行

荷兰的研究人员表明,通过使用电场而不是磁场,可以通过通常情况下控制单个电子的旋转。突破可能具有闪电类和量子计算的潜在应用程序(科学 DOI:10.1126 / Science.11​​48092 ).

SpintRonics是一种不断增长的研究领域,可利用旋转和电子的电荷。已经用于增加可以存储在硬盘上的数据量,并且有一天可以通过操纵单个电子的旋转来实现执行计算的实际量子计算机的基础。

闪铜器的关键要素是能够从旋转到旋转状态的旋转旋转电子。在新工作中,一支由Delft技术大学Kavli Nanositchoitions of The Iven Vandersypen领导的团队,该技术在Delft技术大学沉积金属金门,在砷化镓基板上,产生一个小区域,其中只有一个电子可以坐下。然后研究人员能够使用这些所谓的“quantum dots”以受控方式操纵电子的旋转。

尽管先前的研究人员通过施加磁场,但是通过施加磁场已经能够在这些点中限制在这些圆点中的旋转,但是在足够强以旋转旋转的芯片上局部地产生磁场并不容易。“然后操纵一系列单个旋转,几乎是不可能的,” says Vandersypen.

在新的实验中,团队使用了两个量子点,每个量子点分开0.2µm。如果点中的旋转既平行,则由于Pauli排除原理,既不能从一个点到另一个点到另一个。然而,施加电场导致其中一个旋转旋转。

实际上,如果该领域用于足够长的电子’S旋转可以旋转,直到它与另一电子反平行,然后它可以跳到另一个点并导致电流。最终,如果甚至应用该字段,则旋转返回再次并行。 vandersypen.’S博士学生Katja Nowack和Frank Koppens,他们进行了实验,发现电流在绘制施加电场的时间时,电流在绘制的时间内变化。被称为Rabi振荡,这一发现证明他们能够控制旋转的旋转。

用于控制电子旋转的电场的驱动机构在于旋转轨道相互作用。作为核周围的电子轨道,它产生的磁场改变其自身的磁矩,使得在电子中’S休息框架,电场出现为磁场。该团队计算了从砷化镓电场的耦合到单个电子’在量子点中的S旋转足够强,能够在施加电场时改变其旋转的方向。

如图所示,可以通过局部电场控制量子点中的单个旋转,彼尔弗尔特的研究人员现在计划生产各种电子的量子点阵列’可以操纵S旋转状态。他们计划使用这些阵列来形成可控制的耦合旋转,这可以为在电子之间产生缠结状态的方法。

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