Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Teknologi

Visualisasi langsung dari titik-titik kuantum mengungkapkan bentuk fungsi gelombang kuantum – ScienceDaily


Menjebak dan mengendalikan elektron di titik kuantum graphene bilayer menghasilkan platform yang menjanjikan untuk teknologi informasi kuantum. Para peneliti di UC Santa Cruz kini telah mencapai visualisasi langsung pertama titik-titik kuantum dalam graphene bilayer, yang mengungkapkan bentuk fungsi gelombang kuantum dari elektron yang terperangkap.

Hasilnya, diterbitkan 23 November di Huruf Nano, memberikan pengetahuan fundamental penting yang diperlukan untuk mengembangkan teknologi informasi kuantum berdasarkan titik kuantum graphene bilayer.

“Ada banyak pekerjaan untuk mengembangkan sistem ini untuk ilmu informasi kuantum, tetapi kami telah kehilangan pemahaman tentang seperti apa elektron di titik-titik kuantum ini,” kata penulis terkait Jairo Velasco Jr., asisten profesor fisika di UC Santa Cruz.

Sementara teknologi digital konvensional menyandikan informasi dalam bit yang direpresentasikan sebagai 0 atau 1, bit kuantum, atau qubit, dapat mewakili kedua status pada saat yang sama karena superposisi kuantum. Secara teori, teknologi yang didasarkan pada qubit akan memungkinkan peningkatan besar-besaran dalam kecepatan dan kapasitas komputasi untuk jenis penghitungan tertentu.

Berbagai sistem, berdasarkan bahan mulai dari berlian hingga gallium arsenide, sedang dieksplorasi sebagai platform untuk membuat dan memanipulasi qubit. Bilayer graphene (dua lapisan graphene, yang merupakan susunan dua dimensi atom karbon dalam kisi sarang lebah) adalah bahan yang menarik karena mudah diproduksi dan dikerjakan, dan titik kuantum dalam graphene bilayer memiliki sifat yang diinginkan.

“Titik-titik kuantum ini adalah platform yang muncul dan menjanjikan untuk teknologi informasi kuantum karena dekoherensi putarannya yang ditekan, derajat kebebasan kuantum yang dapat dikontrol, dan kesesuaian dengan tegangan kontrol eksternal,” kata Velasco.

Penting untuk memahami sifat fungsi gelombang titik kuantum dalam graphene bilayer karena sifat dasar ini menentukan beberapa fitur yang relevan untuk pemrosesan informasi kuantum, seperti spektrum energi elektron, interaksi antar elektron, dan kopling elektron ke lingkungannya.

Tim Velasco menggunakan metode yang telah dia kembangkan sebelumnya untuk membuat titik-titik kuantum di graphene monolayer menggunakan mikroskop penerowongan pemindaian (STM). Dengan graphene bertumpu pada kristal boron nitrida heksagonal isolasi, tegangan besar yang diterapkan dengan ujung STM menciptakan muatan dalam boron nitrida yang berfungsi untuk membatasi elektron secara elektrostatis dalam graphene bilayer.

“Medan listrik menciptakan kandang, seperti pagar listrik tak terlihat, yang menjebak elektron di titik kuantum,” jelas Velasco.

Para peneliti kemudian menggunakan mikroskop penerowongan pemindaian untuk menggambarkan keadaan elektronik di dalam dan di luar kandang. Berbeda dengan prediksi teoritis, gambar yang dihasilkan menunjukkan simetri rotasi yang rusak, dengan tiga puncak, bukan cincin konsentris yang diharapkan.

“Kami melihat cincin simetris melingkar pada graphene monolayer, tetapi dalam graphene bilayer, status titik kuantum memiliki simetri tiga kali lipat,” kata Velasco. “Puncak mewakili lokasi amplitudo tinggi dalam fungsi gelombang. Elektron memiliki sifat partikel gelombang ganda, dan kami memvisualisasikan properti gelombang elektron di titik kuantum.”

Pekerjaan ini memberikan informasi penting, seperti spektrum energi elektron, yang diperlukan untuk mengembangkan perangkat kuantum berdasarkan sistem ini. “Ini memajukan pemahaman fundamental dari sistem dan potensinya untuk teknologi informasi kuantum,” kata Velasco. “Itu adalah bagian yang hilang dari teka-teki, dan digabungkan dengan pekerjaan orang lain, saya pikir kita sedang bergerak untuk membuat sistem ini berguna.”

Selain Velasco, penulis makalah termasuk penulis pertama Zhehao Ge, Frederic Joucken, dan Eberth Quezada-Lopez di UC Santa Cruz, bersama dengan rekan penulis di Universitas Federal Ceara, Brasil, Institut Nasional untuk Ilmu Material di Jepang, Universitas Minnesota, dan Sekolah Teknik Baskin UCSC. Pekerjaan ini didanai oleh National Science Foundation dan Kantor Riset Angkatan Darat.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney