Sunnyvale, Kaliforniya – 26 Mart 2024 – NTT Araştırma A.Ş.NTT'nin bir bölümü olan (TYO:9432), bugün bilim adamlarının Fizik ve Bilişim (PHI) Laboratuvarı iki boyutlu (2D) yarı iletkenlerde eksiton dalga fonksiyonlarının kuantum kontrolünü başardılar. 'da yayınlanan bir makalede Bilim GelişmelerPHI Laboratuvar Araştırma Bilimcisi Thibault Chervy ve ETH Zürih Profesörü Puneet Murthy liderliğindeki bir ekip, eksitonları kuantum noktaları da dahil olmak üzere çeşitli geometrilerde yakalama ve ölçeklenebilir diziler üzerinde bağımsız enerji ayarlanabilirliği elde etmek için bunları kontrol etme konusundaki başarılarını belgeledi.

Bu atılım PHI Laboratuvarı'nda ETH Zürih, Stanford Üniversitesi ve Japonya'daki Ulusal Malzeme Bilimi Enstitüsü'nden bilim adamlarının işbirliğiyle gerçekleştirildi. Bir malzeme fotonları emdiğinde oluşan eksitonlar, ışık hasadı ve üretiminden kuantum bilgi işlemeye kadar çeşitli uygulamalar için çok önemlidir. Bununla birlikte, kuantum mekaniksel durumları üzerinde hassas kontrol sağlamak, mevcut üretim tekniklerindeki sınırlamalar nedeniyle ölçeklenebilirlik sorunlarıyla karşı karşıya kalmıştır. Özellikle kuantum noktalarının konumu ve enerjisi üzerindeki kontrol, kuantum uygulamalarına doğru ölçeklendirmenin önünde büyük bir engel oluşturuyor. Bu yeni çalışma, optoelektronik cihazlar ve kuantum doğrusal olmayan optikler için çıkarımlarla birlikte nanometre ölçeğinde mühendislik eksiton dinamikleri ve etkileşimleri için olasılıkların kilidini açıyor.

 Keşfi ve sentezi bilinen kuantum noktaları 2023 Nobel Ödülü, yeni nesil video ekranlarında, biyolojik işaretleyicilerde, kriptografik şemalarda ve başka yerlerde zaten kullanılmış durumda. Ancak PHI Laboratuvarı'nın araştırma gündeminin odak noktası olan kuantum optik hesaplamaya uygulamaları şu ana kadar çok küçük ölçekli sistemlerle sınırlıydı. Elektronları bloke etmek veya onların akmasına izin vermek için kapasitörler kullanarak Boole mantığını uygulayan günümüzün dijital bilgisayarlarının aksine, optik hesaplama şu zorlukla karşı karşıyadır: Fotonlar doğası gereği birbirleriyle etkileşime girmez.

Bu özellik optik iletişim için faydalı olmakla birlikte, hesaplamalı uygulamaları ciddi şekilde sınırlandırmaktadır. Doğrusal olmayan optik malzemeler, mantık için bir kaynak olarak kullanılabilecek fotonik çarpışmayı mümkün kılan bir yaklaşım sunar. (PHI Laboratuarı'ndaki başka bir grup da böyle bir malzeme olan ince film lityum niyobat üzerine odaklanıyor.) Chervy liderliğindeki ekip daha temel bir düzeyde çalışıyor. "Ele aldığımız soru temel olarak bunu ne kadar ileri götürebileceğinizdir" dedi. "Etkileşimlerin veya doğrusal olmamanın, sistemdeki bir fotonun ikinci bir fotonun geçişini engelleyeceği kadar güçlü olacağı bir sisteminiz olsaydı, bu, tek kuantum parçacıkları düzeyinde bir mantıksal işlem gibi olurdu; kuantum bilgi işleme alanı. Işığı sınırlı eksitonik durumlar içinde hapsederek başarmaya çalıştığımız şey buydu."

 Kısa ömürlü eksitonlar, onları fotonlar arasındaki etkileşimlerde iyi aracılar yapan elektriksel yüklere (bir elektron ve bir elektron deliği) sahiptir. 2D yarı iletken pul (0.7 nanometre veya üç atom kalınlığında) içeren heteroyapılı cihazlarda eksitonların hareketini kontrol etmek için elektrik alanlarının uygulanması, Chervy, Murthy, et al. kuantum noktaları ve kuantum halkaları gibi farklı kapsama geometrilerini gösterir. En önemlisi, bu muhafaza bölgeleri kontrol edilebilir konumlarda ve ayarlanabilir enerjilerde oluşturulmuştur. "Bu makaledeki teknik, karar verebileceğinizi gösteriyor nerede eksitonu hapsedeceksin, ama aynı zamanda hangi enerjide tuzağa düşecek," dedi Chervy.

 Ölçeklenebilirlik başka bir atılımdır. Chervy, "Yüzlerce siteye ölçeklenebilecek bir mimari istiyorsunuz" dedi. "İşte bu nedenle elektriksel olarak kontrol edilebilmesi çok önemli çünkü büyük ölçeklerde voltajları nasıl kontrol edeceğimizi biliyoruz. Örneğin CMOS teknolojileri milyarlarca transistördeki kapı voltajlarını kontrol etmede çok iyidir. Ve mimarimiz doğası gereği bir transistörden farklı değil; biz sadece küçük bir bağlantı noktasında iyi tanımlanmış bir voltaj potansiyelini koruyoruz."

 Araştırmacılar, çalışmalarının yalnızca gelecekteki teknolojik uygulamalar için değil aynı zamanda temel fizik için de birçok yeni yön açtığına inanıyor. Birincil ortak yazar ve Stanford Üniversitesi Ph.D. Jenny Hu, "Kuantum noktalarını ve halkalarını elektriksel olarak tanımlama tekniğimizin çok yönlülüğünü gösterdik" dedi. öğrenci (içinde Profesör Tony Heinz'ın Araştırma Grubu). "Bu bize yarı iletkenin özellikleri üzerinde nano ölçekte benzeri görülmemiş bir kontrol sağlıyor. Bir sonraki adım, bu yapılardan yayılan ışığın doğasını daha derinlemesine araştırmak ve bu tür yapıları son teknoloji fotonik mimarilere entegre etmenin yollarını bulmak olacak."

 PHI Laboratuvarı bilim insanları, yarı parçacıklar ve doğrusal olmayan malzemeler üzerinde araştırma yapmanın yanı sıra, bir Ising modeliyle eşlenen sorunları çözmek için programlanmış optik parametrik osilatörlerden oluşan bir ağ olan tutarlı Ising makinesini (CIM) çevreleyen çalışmalarla da meşguller. PHI Laboratuvarı bilim adamları aynı zamanda sinir bilimini yeni hesaplama çerçeveleriyle olan ilişkisi açısından araştırıyorlar. Bu iddialı gündemin peşinde PHI Laboratuvarı, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü (Caltech), Cornell Üniversitesi, Harvard Üniversitesi, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT), Notre Dame Üniversitesi, Stanford Üniversitesi, Swinburne Teknoloji Üniversitesi ile ortak araştırma anlaşmalarına ulaştı. , Tokyo Teknoloji Enstitüsü ve Michigan Üniversitesi. PHI Laboratuvarı ayrıca Silikon Vadisi'ndeki NASA Ames Araştırma Merkezi ile ortak bir araştırma anlaşması imzaladı.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://insidehpc.com/2024/03/ntt-research-phi-lab-scientists-achieve-quantum-control-of-excitons-in-2d-semiconductors/