Наноразмерные токи улучшают понимание квантовых явлений
|
Помимо заряда, субатомные частицы, такие как электроны, также обладают свойством, называемым спином, которое отвечает за магнетизм. В последние годы появились новые предложения по использованию вращения для хранения информации, которые обещают стать более энергоэффективными и привнести новые функциональные возможности в устройства связи и датчиков. Доктор философии Адонаи Родригес Да Круз более подробно изучил динамику вращения, используя теорию и численное моделирование. 3 мая защитил диссертацию на кафедре прикладной физики. Возможность управлять отдельными квантовыми состояниями имеет решающее значение для разработки новых квантовых технологий для будущих устройств связи, датчиков и обработки информации. В последние годы был предложен ряд новых способов использования спина электрона для хранения цифровой информации в таких квантовых технологиях. |
Использование дефектов в полупроводниковых материалах, несущих спин (так называемые спиновые дефекты), продвигается в качестве материалов для создания квантовых битов — ключевого компонента любой квантовой технологии. Сенсоры, основанные на спиновых дефектах, таких как центры азотных вакансий (NV) в алмазе, уже коммерчески доступны и стали самой интересной новой технологией для наноразмерных магнитных измерений. Контролируя и исследуя спиновое состояние этого кристаллического дефекта, исследователи смогли измерить чрезвычайно малые магнитные поля и, таким образом, более подробно изучить свойства новых материалов. |
До сих пор как экспериментальные, так и теоретические исследования одиночных дефектов в полупроводниках были сосредоточены больше на спиновой части и в значительной степени пренебрегали орбитальным вкладом в локальные свойства вокруг дефектов. Для его доктора философии. исследования Адонаи Родригес Да Круз стремился лучше понять орбитальные эффекты. Это понимание было получено благодаря развитию теоретических формализмов для описания циркулирующих токов в различных материалах. Используя численное моделирование и аналитические выражения для распространения электронов в двумерных полупроводниках, он точно предсказал, как нанотоки распределяются в зависимости от окружающей среды. |
Краевые магнитные поля могут создаваться циркулирующими токами вокруг одиночных спиновых дефектов, расположенных внутри полупроводников. Одним из основных выводов исследования Да Круза является то, что как величина, так и пространственные размеры краевого магнитного поля находятся в пределах желаемого диапазона чувствительности современных зондов на основе NV. Следовательно, сканирующий NV-сенсор можно использовать в качестве прямого зонда внутреннего орбитального магнетизма, связанного с одиночными дефектами. Работа Да Круза также предполагает, что пространственные характеристики токов могут быть строго настроены с помощью внешнего стробирования, открывая возможность электрического управления спиновыми связями на коротких расстояниях, что важно для квантового запутывания вентиля, важной операции в квантовых вычислениях. |
Источник |
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
|