Sunnyvale, California – 26 Maret 2024 – Riset NTT, Inc., salah satu divisi dari NTT (TYO:9432), hari ini mengumumkan ilmuwan dari NTT Lab Fisika & Informatika (PHI). telah mencapai kontrol kuantum fungsi gelombang eksiton dalam semikonduktor dua dimensi (2D). Dalam sebuah artikel yang diterbitkan di Kemajuan ilmu pengetahuan, tim yang dipimpin oleh Ilmuwan Riset Lab PHI Thibault Chervy dan Profesor ETH Zurich Puneet Murthy mendokumentasikan keberhasilan mereka dalam menjebak rangsangan dalam berbagai geometri, termasuk titik kuantum, dan mengendalikannya untuk mencapai kemampuan penyesuaian energi independen pada susunan yang dapat diskalakan.

Terobosan ini dicapai di Lab PHI bekerja sama dengan para ilmuwan dari ETH Zurich, Universitas Stanford, dan Institut Nasional Ilmu Material di Jepang. Eksitasi, yang terbentuk ketika suatu material menyerap foton, sangat penting untuk aplikasi mulai dari pengumpulan dan pembangkitan cahaya hingga pemrosesan informasi kuantum. Namun, pencapaian kontrol yang baik atas keadaan mekanika kuantumnya terhambat oleh masalah skalabilitas karena keterbatasan dalam teknik fabrikasi yang ada. Secara khusus, kendali atas posisi dan energi titik-titik kuantum telah menjadi hambatan besar dalam memperluas penerapan kuantum. Pekerjaan baru ini membuka kemungkinan untuk rekayasa dinamika dan interaksi eksiton pada skala nanometer, dengan implikasi pada perangkat optoelektronik dan optik nonlinier kuantum.

 Titik kuantum, yang penemuan dan sintesisnya diakui dalam a Hadiah Nobel 2023, telah diterapkan pada tampilan video generasi berikutnya, penanda biologis, skema kriptografi, dan lainnya. Penerapannya pada komputasi optik kuantum, yang merupakan fokus agenda penelitian Lab PHI, sejauh ini terbatas pada sistem berskala sangat kecil. Berbeda dengan komputer digital saat ini yang menjalankan logika Boolean menggunakan kapasitor untuk memblokir elektron atau membiarkannya mengalir, komputasi optik menghadapi tantangan ini: Foton pada dasarnya tidak berinteraksi satu sama lain.

Meskipun fitur ini berguna untuk komunikasi optik, fitur ini sangat membatasi aplikasi komputasi. Bahan optik nonlinier menawarkan satu pendekatan, dengan memungkinkan tumbukan fotonik yang dapat digunakan sebagai sumber logika. (Kelompok lain di Lab PHI berfokus pada salah satu bahan tersebut, litium niobate film tipis.) Tim yang dipimpin oleh Chervy bekerja pada tingkat yang lebih mendasar. “Pertanyaan yang kami jawab pada dasarnya adalah seberapa jauh Anda dapat mendorong hal ini,” katanya. “Jika Anda memiliki sistem yang interaksi atau nonliniernya akan begitu kuat sehingga satu foton dalam sistem akan menghalangi jalannya foton kedua, hal ini akan seperti operasi logika pada tingkat partikel kuantum tunggal, yang menempatkan Anda ke dalam sistem bidang pemrosesan informasi kuantum. Inilah yang ingin kami capai, memerangkap cahaya dalam keadaan eksitonik yang terbatas.”

 Rangsangan berumur pendek mempunyai muatan listrik penyusun (elektron dan lubang elektron) yang menjadikannya mediator interaksi antar foton yang baik. Menerapkan medan listrik untuk mengontrol pergerakan rangsangan pada perangkat heterostruktur yang menampilkan serpihan semikonduktor 2D (tebal 0.7 nanometer atau tiga atom), Chervy, Murthy, dkk. mendemonstrasikan geometri penahanan yang berbeda, seperti titik kuantum dan cincin kuantum. Yang paling penting, situs penahanan ini terbentuk pada posisi yang dapat dikontrol dan energi yang dapat disesuaikan. “Teknik dalam makalah ini menunjukkan bahwa Anda bisa memutuskan dimana Anda akan menjebak eksiton, tetapi juga di energi mana itu akan terjebak,” kata Chervy.

 Skalabilitas adalah terobosan lainnya. “Anda menginginkan arsitektur yang dapat diperluas hingga ratusan situs,” kata Chervy. “Inilah mengapa fakta bahwa listrik dapat dikontrol secara elektrik sangatlah penting, karena kita tahu cara mengontrol tegangan dalam skala besar. Misalnya, teknologi CMOS sangat baik dalam mengendalikan tegangan gerbang pada miliaran transistor. Dan arsitektur kami pada dasarnya tidak berbeda dengan transistor – kami hanya menjaga potensi tegangan yang terdefinisi dengan baik di persimpangan kecil.”

 Para peneliti percaya bahwa pekerjaan mereka membuka beberapa arah baru, tidak hanya untuk penerapan teknologi masa depan tetapi juga untuk fisika fundamental. “Kami telah menunjukkan keserbagunaan teknik kami dalam mendefinisikan titik dan cincin kuantum secara elektrik,” kata Jenny Hu, rekan penulis utama dan Ph.D. Universitas Stanford. pelajar (dalam Kelompok Penelitian Profesor Tony Heinz). “Ini memberi kita tingkat kendali yang belum pernah terjadi sebelumnya terhadap properti semikonduktor pada skala nano. Langkah selanjutnya adalah menyelidiki lebih dalam sifat cahaya yang dipancarkan dari struktur ini dan menemukan cara untuk mengintegrasikan struktur tersebut ke dalam arsitektur fotonik mutakhir.”

 Selain melakukan penelitian terhadap partikel kuasi dan material non-linier, ilmuwan Lab PHI juga terlibat dalam pekerjaan seputar mesin Ising koheren (CIM), jaringan osilator parametrik optik yang diprogram untuk memecahkan masalah yang dipetakan ke model Ising. Ilmuwan Lab PHI juga mengeksplorasi ilmu saraf untuk mengetahui relevansinya dengan kerangka komputasi baru. Dalam mewujudkan agenda ambisius ini, Lab PHI telah mencapai perjanjian penelitian bersama dengan California Institute of Technology (Caltech), Cornell University, Harvard University, Massachusetts Institute of Technology (MIT), Notre Dame University, Stanford University, Swinburne University of Technology , Institut Teknologi Tokyo dan Universitas Michigan. Lab PHI juga telah menandatangani perjanjian penelitian bersama dengan Pusat Penelitian Ames NASA di Silicon Valley.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://insidehpc.com/2024/03/ntt-research-phi-lab-scientists-achieve-quantum-control-of-excitons-in-2d-semiconductors/