новий погляд на квантову фізику

Використання оксиду цинку в якості матеріалу для квантових точок відкриває нові перспективи в квантових обчисленнях, включаючи покращену стабільність і ефективність.

Квантові точки — це мініатюрні напівпровідникові структури, що обмежують зарядоносії в нанометровому просторі, і вони відіграють важливу роль у сучасних квантових технологіях. Традиційно для квантових обчислень використовують арсенід галію та кремній, однак дослідження японських учених під керівництвом Томохіро Оцуки з Університету Тохоку продемонструвало унікальні властивості оксиду цинку. Як зазначено у статті на Science Daily, цей матеріал має високу електронну кореляцію та чудову когерентність спіну, що робить його перспективним для створення стабільних квантових точок.

Інноваційним досягненням дослідників стало управління внутрішніми станами квантових точок через контроль напруги, подібний до регулювання частоти в радіоприймачах. Це дозволило виявити кулонівський алмаз — ключовий параметр, що характеризує квантові точки. «Кулонівський алмаз, як “відбиток пальця”, допомагає ідентифікувати “особистість” кожної квантової точки», — наголосив Оцука. Використання оксиду цинку може прокласти шлях до створення ефективних і стабільних квантових точок, які є основою квантових обчислень.

Ще одним відкриттям стало спостереження ефекту Кондо — квантового явища, за якого взаємодія електронів підвищує провідність. Зазвичай цей ефект залежить від точної кількості електронів у квантовій точці. Втім, дослідники виявили, що в оксиді цинку ефект Кондо виникає навіть за нетипових умов, що вказує на сильну електронну кореляцію.

Знайдені властивості оксиду цинку відкривають додаткові перспективи для розробки квантових пристроїв з більшою ефективністю. Наприклад, попередні досягнення південнокорейських інженерів, які вдосконалили технологію квантових точок, забезпечивши стабільну роботу протягом 50 діб, підтверджують значний потенціал цієї галузі.

Використання оксиду цинку не лише поглиблює розуміння квантових явищ, але й закладає фундамент для розробки нових квантових матеріалів, здатних революціонізувати сучасні обчислення.

Факти по темі:

1. Квантові точки в дисплеях: У 2023 році дослідники вдосконалили квантові точки для використання в LED-дисплеях, що дозволило отримати яскравіші кольори та енергоефективність. Ця технологія вже впроваджена у смартфони та телевізори.
2. Квантова когерентність у діамантах: У 2020 році вчені використовували азотно-вакансійні центри у діамантах для створення кубітів. Це відкриття продемонструвало надзвичайну стабільність квантових станів, навіть за кімнатної температури.
3. Ефект Кондо в нанотрубках: У 2019 році фізики виявили прояв ефекту Кондо в одноатомних ланцюжках. Це стало ключовим кроком у розумінні взаємодій електронів у надмалих системах.