物理学家决定量子点中电子的几何形状

2022-02-24 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:678 /
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巴塞尔大学的一组物理学家通过实验绘制出了量子点中电子的形状和方向。电子被捕获在量子点中,量子点是在半导体晶片中的2D气体中形成的。然而,电子在空间中移动,并且以对应于波函数的不同概率,保留在其限制内的某些位置(红色椭圆)。利用金闸施加的电场,这个波函数的几何形状可以改变。图像学分......

巴塞尔大学的一组物理学家通过实验绘制出了量子点中电子的形状和方向。

An electron is trapped in a quantum dot, which is formed in a 2D gas in a semiconductor wafer. However, the electron moves within the space and, with different probabilities corresponding to a wave function, remains in certain locations within its confinement (red ellipses). Using the gold gates applied electric fields, the geometry of this wave function can be changed. Image credit: University of Basel.

电子被捕获在量子点中,量子点是在半导体晶片中的2D气体中形成的。然而,电子在空间中移动,并且以对应于波函数的不同概率,保留在其限制内的某些位置(红色椭圆)。利用金闸施加的电场,这个波函数的几何形状可以改变。图像学分:巴塞尔大学。

“量子点是一种潜在的陷阱,可以将自由电子限制在比自然原子大1000倍的区域内,”巴塞尔大学的张秀坤·祖姆布尔教授和丹尼尔·洛斯教授及其同事解释说。

“因为被捕获的电子的行为类似于束缚在原子上的电子,量子点也被称为‘人造原子’。”

“电子被电场保持在量子点中。然而,它在空间中移动,并且以对应于波函数的不同概率,保持在其限制内的某些位置。”

科学家们开发了一种方法,通过这种方法他们可以在空间上确定量子点中电子的几何形状。

他们使用光谱测量来确定量子点中的能级,并研究这些能级在不同强度和方向的磁场中的行为。

利用该团队的理论模型,有可能以亚纳米尺度的精度确定电子的概率密度,从而确定其波函数。

“简单地说,我们可以用这种方法第一次展示电子的样子,”Loss教授说。

“我们不仅能够绘制电子的形状和方向,还能够根据所施加电场的配置来控制波函数,”Zumbühl教授补充道。

“这让我们有机会以非常有针对性的方式优化对旋转的控制。”

"电子的空间取向也在几个自旋的纠缠中起作用."

类似于两个原子与一个分子的结合,两个电子的波函数必须在一个平面上才能成功纠缠

“借助开发的方法,可以更好地理解大量早期研究,并在未来进一步优化自旋量子比特的性能。”

该团队的实验结果发表在《物理评论快报》杂志上,相关理论发表在《物理评论b》杂志上。

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Leon C. Camenzind等人,2019年。面内磁场量子点轨道的光谱学。列特物理学报122(20):207701;doi:10.1103/physrevlett . 122.207701

Peter Stano等人,2019年。强面内磁场对门定义量子点的轨道效应。物理版本b99(8):085308;doi: 10.1103/PhysRevB.99.085308


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