2020年6月26日
研究人员从巴塞尔,波鸿和哥本哈根取得了量子点的能级的新见解。他们是半导体纳米结构和有前途的量子通信的构建块。
与他们的实验中,科学家们证实了量子点中的某些能量转换,之前只是从理论上预测:所谓的辐射钻过程。
为他们的研究中,研究者在巴塞尔和哥本哈根的团队从椅子上特殊的样本,使用应用固体物理学Ruhr-Universitat波鸿了。研究人员报告他们的研究结果在《华尔街日报》自然纳米技术2020年6月15日在线发表。
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为了创建一个量子点,波鸿的研究人员在晶体生长中使用自组织过程。在这个过程中,他们产生数十亿纳米尺寸晶体的,例如,砷化铟。
在这些陷阱电荷载体,如一个电子。这对于量子通信构造很有趣,因为信息可以编码的帮助下电荷载体旋转。对于这个编码,必须能够从外部操作和阅读自旋。
在读出,量子信息可以印成一个光子的偏振,例如。这有进一步的信息以光速,可用于量子信息传递。
这就是为什么科学家们感兴趣,例如,在量子点发生了什么当辐照能量从外面到人工原子。
特殊的能量转换了
原子由带正电的核心,四周是一个或多个带负电荷的电子。当一个电子在原子有较高的能量,它可以减少能源的两个著名的过程:在第一个过程中释放的能量的形式单一量子光(光子)和其他电子不受影响。
第二种可能性是一个钻过程中,高能电子给所有能源和其他电子的原子。这种效应被发现在1922年由丽丝Meitner和皮埃尔维克多钻。
大约十年后,第三种可能性理论物理学家费利克斯·布洛赫所描述的:在所谓的辐射钻过程中,受激电子减少其能源通过转移,光量子,另一个电子的原子。
半导体量子点在许多方面就像一个原子。然而,对于量子点,辐射钻过程只有在理论上预测到目前为止。现在,实现了实验观察研究人员从巴塞尔协议。
从波鸿和哥本哈根和他们的同事一起,巴塞尔Matthias Lobl博士和教授理查德·沃伯顿的研究人员观察了辐射钻过程的限制只是一个单光子和一个俄歇电子。
第一次,研究人员证明了辐射钻之间的连接过程和量子光学。他们表明,量子光学测量辐射钻排放可以用作工具调查单电子的动力学。
量子点的应用
使用辐射俄歇效应,科学家们也可以精确地确定结构的量子力学中的单个电子能级的量子点。到目前为止,这是唯一可能的间接通过计算结合光学方法。现在直接取得的证据。这有助于更好地理解量子力学系统。
为了找到理想的量子点对不同的应用程序,如以下问题必须回答:多长时间做一个电子留在大力激发态能级形成量子点什么——以及这是如何影响制造过程——的手段
不同的量子点在稳定的环境中
小组观察到效果不仅在砷化铟半导体量子点。朱利安Ritzmann博士的波鸿队,阿恩·路德维格博士和教授安德里亚斯维克也成功地产生的量子点半导体砷化镓。
在两种材料系统,波鸿的团队取得了非常稳定的量子点的环境,这是决定性的辐射钻的过程。多年以来,该集团在波鸿Ruhr-Universitat一直致力于最优条件稳定的量子点。
来源:https://www.ruhr-uni-bochum.de/en