Луч света используют для создания квантовой электроники

10.10.2015, 03:00 Наука

Команда ученых из университетов Чикаго и Пенсильвании случайно обнаружили новый способ использования света для рисования и стирания квантовых цепей в уникальном классе материалов, называемых топологическими изоляторами.

В отличие от использования передовых технологий на основе химической обработки материалов, эта методика позволяет создавать перезаписываемые устройства. Первооткрыватели уверены, что результаты помогут в разработке развивающихся технологий, таких как электроника на основе спина электронов или сверхбыстрых квантовых компьютеров.

«Это наблюдение стало полной неожиданностью,» сказал David D Awschalom. «Это один из тех редких моментов в экспериментальной науке, где, казалось бы, случайное событие имеет неожиданный эффект с потенциально важными последствиями в области науки и технологии».

Электроны в топологических изоляторов имеют уникальные свойства, которые полезны для развития электроники и квантовых компьютеров. Тем не менее, делает даже самые простые экспериментальные схемы с этими материалами трудны в производстве, потому что традиционные методы уничтожают их хрупкие квантовые свойства. Даже кратковременное воздействие воздуха может снизить их качество.

Команда Awschalom обнаружила оптический эффект, позволяющий настраивать энергию электронов в этих материалах, используя свет, без какого либо воздействия на сам материал. Они использовали световое воздействие, чтобы создать и стереть р-n переходы, один из центральных компонентов транзистора, в топологическом изоляторе впервые.

Awschalom и его коллеги обнаружили, что облучая лучом света образцы, они могут создать электронные структуры, которые сохранялись долгое время, после того как свет был удален. «Это как своего рода квантовое травление», сказал Awschalom. «Теперь мы можем рисовать и измерять устройства для наших экспериментов в режиме реального времени. Когда мы сделали, мы можем просто стереть его и сделать что-то еще, и сделать это менее чем за секунду «.

«В некотором смысле, наиболее интересный аспект этой работы в том, что он применим для широкого круга наноразмерных материалов, таких как оксиды, сложный графен и дихалькогениды» сказал Awschalom. «Этот эффект может позволить электрическую настройку материалов в широком диапазоне оптических, магнитных и спектроскопических экспериментов там, где применение электрического контакта чрезвычайно трудно или просто невозможно».