Спины электронов в медленно движущихся квантовых точках могут контролироваться электрическими полями

Спины электронов в медленно движущихся квантовых точках могут контролироваться электрическими полями

Название «квантовые точки» дано частицам полупроводниковых материалов, которые настолько крошечные – несколько нанометров в диаметре – что они больше не ведут себя совсем как обычные, макроскопические вещества. Благодаря своим квантово-подобным оптическим и электронным свойствам они демонстрируют многообещающую роль в качестве компонентов квантовых вычислительных устройств, но эти свойства еще не до конца поняты. Физики Санджай Прабхакар из Государственного колледжа Гордон, Джорджия, США и Родерик Мельник из Университета Уилфрида Лорье, Ватерлоо, Канада, теперь подробно описали теорию, лежащую в основе некоторых из этих новых свойств. Эта работа опубликована в EPJ B.

В грядущую эру квантовых вычислений хранение и обработка информации могут зависеть от так называемых спинтронных устройств, которые используют спин электрона, а также его заряд как единицу информации. Однако это будет возможно только в том случае, если вращение одного электрона можно контролировать. Исследователи недавно предположили, что должна быть возможность контролировать спин электронов в квантовых точках с электрическими полями посредством спин-орбитальной связи, которая представляет собой взаимодействие спина электрона с его движением. Именно это взаимодействие между электрическими полями и спинами электронов было смоделировано Прабхакаром и Мельником.

Спин-орбитальная связь приводит к расщеплению уровней энергии электрона. который может быть обнаружен как расщепление линий в спектре. Исследователи моделировали этот эффект в квантовых точках, изготовленных из различных полупроводниковых материалов, медленно движущихся в электрических полях. Они решили уравнение Шредингера для системы, наблюдали сильные биения в значениях спина и обнаружили, что спин-орбитальное взаимодействие происходит в этих медленно движущихся точках, индуцируя магнитное поле в отсутствие внешнего. Эти появляющиеся магнитные свойства предполагают, что точки действительно могут иметь потенциал в квантовых вычислениях в качестве устройств хранения и обработки.


Источник истории:

Материалы предоставлены Springer . Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.


Ссылка на журнал :

  1. Санджай Прабхакар, Родерик Мельник. Фаза Берри и спиновая прецессия без магнитных полей в полупроводниковых квантовых точках . Европейский Физический Журнал B , 2019; 92 (12) DOI: 10.1140 / epjb / e2019-100268-3