La clave para el desarrollo de la electrónica cuántica puede tener algunos problemas. Según un equipo dirigido por investigadores del PAN State, esto no es malo cuando es necesario controlar y operar este tipo de dispositivos, incluidos los sensores modernos y el láser. Los investigadores crearon un interruptor para activar y desactivar la presencia de estado de torsión, que es la ruta de entrega eléctrica en el borde del material semiconductor. Al controlar la formación de estados de torsión, los investigadores pueden regular el flujo de electrones en un sistema cuántico.
“Prevemos construir una red de interconexión cuántica utilizando estados retorcidos como columna vertebral”, dijo el líder del equipo Jun Zhou, profesor de física en Penn State. Zhu también está afiliado al Centro de Materiales en Capas Bidimensionales de Penn State. “Una red de este tipo se puede utilizar para transmitir información cuántica a largas distancias, para lo cual el clásico cable de cobre no sirve porque tiene resistencia y, por lo tanto, no se mantiene la armonía cuántica. Puede aguantar”.
Trabajo, aparecido recientemente. cienciaPosiblemente proporcione a los investigadores la posibilidad de investigar dispositivos de óptica cuántica de electrones y computadoras cuánticas para investigar los estados y su aplicación.
“Este interruptor funciona de manera diferente al interruptor tradicional, donde la corriente eléctrica se regula a través de la puerta, así como el tráfico que pasa por la plaza de peaje”, dijo Zhu. “Aquí nosotros mismos estamos quitando la carretera”.
El estado Kink se encuentra en un dispositivo cuántico fabricado con un material conocido como Bernell Blair Graphine. Contiene dos capas de carbono delgadas que están juntas, como los átomos de un sótano que están mal conectados con los átomos de la segunda capa. Esta gestión, con el uso del campo eléctrico, produce propiedades electrónicas anormales, incluido el efecto Hall del valle cuántico.
Este efecto se refiere a la tendencia de los electrones a ocupar diferentes estados de “valle”, que se identifican en función de su energía en relación con su velocidad, y también se mueve hacia adelante y hacia atrás. Los estados de torsión son una manifestación del efecto Hall Valley cuántico.
“Lo sorprendente de nuestros dispositivos es que no podemos permitir que los electrones que se mueven en direcciones opuestas choquen entre sí, lo que se llama patinaje hacia atrás, aunque comparten el mismo camino “, dijo la primera autora Kay Huang, estudiante de posgrado de un doctorado en física en Penn State bajo la tutoría de Zhu. “Es compatible con la observación de un valor de resistencia ‘cuantizado’, que es la clave para la posible aplicación del estado de torsión como cables cuánticos para transmitir información cuántica”.
Aunque el laboratorio ZHU ya había publicado información sobre el estado Kink, en el presente trabajo lograron el efecto Hall del valle cuántico sólo con mejorar la limpieza eléctrica del equipo, es decir, eliminar las fuentes que podían permitir el movimiento de los electrones en direcciones opuestas. . Lo han hecho añadiendo un filete limpio de grafito/nitruro de boro hexagonal como puerta global, o procedimiento que permite el flujo de electrones, en los dispositivos.
Tanto el grafito como el nitruro de boro hexagonal son compuestos comúnmente utilizados como lubricantes para pinturas, cosméticos y más. Griffite funciona bien, mientras que Haxgunal Bourne Nitruro es un aislante. Los investigadores utilizaron esta combinación para mantener los electrones en los estados y controlar su flujo.
“La pila de nitruro Bourne de Griffite/Haxgunal como puerta global es crucial para eliminar el asiento trasero de los electrones”, dijo Huang, señalando que el uso de este material es el desarrollo técnico clave del estudio actual.
Los investigadores también descubrieron que la cantidad de estados de torsión se mantuvo constante incluso cuando la temperatura aumentó a varias decenas de Kelvin, la unidad científica de temperatura. Cero Kelvin equivale a -460 grados Fahrenheit.
“Los efectos cuánticos son a menudo frágiles y sólo unas pocas cavioletas sobreviven a la temperatura bruta”, dijo Zoo. “Cuanto más alta sea la temperatura a la que podamos hacer que esto funcione, más probabilidades habrá de que se utilice en aplicaciones”.
Los investigadores probaron experimentalmente el interruptor que fabricaron y descubrieron que podía controlar el flujo de corriente de forma más rápida y frecuente. Mejora las armas de la electrónica cuántica basada en Kink State que controlan y controlan directamente los electrones (válvula, guía de visión, salpicadura de haz) fabricadas anteriormente por el laboratorio ZHU.
“Hemos desarrollado un sistema de autopista cuántica que puede transportar electrones sin colisión, programarlo para dirigir el flujo de corriente y potencialmente expandirse; todo este sistema es el núcleo de este sistema. La ciencia y las capacidades de uso tienen una base sólida para estudios futuros “. dijo Zhu. “Por supuesto, para sentir el sistema de interconexión cuántica, tenemos que emprender un largo viaje ahora mismo”.
Zhu señaló que el próximo objetivo de su laboratorio es demostrar que los electrones se comportan como ondas compatibles mientras viajan por las carreteras estatales.
Otros autores incluyen a Heilong Fu, ex becario postdoctoral y becario Eberly en física en Penn State, y actual profesor asistente en la Universidad de Zhejiang, China. Y Kenji Watanabe y Takashi Taniguchi, ambos del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales de Japón.
Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., Departamento de Energía de EE. UU., Beca de Investigación Penn State Eberly, Nueva Iniciativa Kaufman de la Fundación Pittsburgh, Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia y Ministerio de Educación de Japón, Iniciativa de Investigación Internacional de Estreno Mundial sobre Cultura. , Deportes, Ciencia y Tecnología financiaron la investigación.
