Производство искусственных атомов из арсенида индия является специализацией бохумских ученых: выращенные очень чистым и точным способом, они могут быть адаптированы и поэтому являются идеальной основой для исследования квантовой механики и ее применения - например, в будущих суперкомпьютерах. В журнале «Physical Review Letters» исследователи описывают открытие ранее не подозревавшейся связи между электронами этих искусственных атомов, которая позволяет сделать выводы о времени жизни их квантовых состояний.
Искусственные атомы, также называемые «квантовыми точками», содержат около 10 атомов.000 атомов (In и As) и имеют размер около десяти нанометров. «Хотя отдельные атомы, так сказать, естественны, мы можем адаптировать эти искусственные атомы с точки зрения их размера и состава», - объясняет профессор Андреас Вик с факультета физики и астрономии Рурского университета в Бохуме.
Шум электронов
Так называемый шум электронов, содержащихся в атомах, вызванный тем, что они меняют свое число или направление вращения (спин), ранее считался разрушительным.
В рамках международного сотрудничества исследователи из Бохума вместе со Скоттом Крукером, Лос-Аламос/США, и группой профессора Манфреда Байера из Технического университета (ТУ) Дортмунда обнаружили, что если время наблюдения в магнитные поля показывают взаимосвязь между множеством электронов в этих искусственных атомах.
Это наблюдение еще не предсказано теоретически и зависит от направления в кристалле: кристаллы, благодаря своему микроскопически правильному составу, имеют четкие направления, например вдоль рядов атомов, перпендикулярных им, и т.д.
Время жизни квантовых состояний можно прочитать
«Это наблюдение стало возможным только при использовании огромных объемов данных измерений, которые нужно было обрабатывать в режиме реального времени: около одного терабайта за восемь минут», - описывает Вик. «Время жизни электронных квантовых состояний можно определить по результатам, которые очень важны для разработки так называемых квантовых компьютеров».