My Opera[Esteban... grosso modo] Un trabajo abre una nueva vía para manipular bits cuánticos y transferir información con eficiencia
Saturday, March 16, 2013 12:06:27 AM
Un equipo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones
Científicas (CSIC), en colaboración con el National Research Council of
Canada, ha medido y analizado por primera vez un fenómeno denominado
bloqueo de espín en el transporte electrónico a través de un circuito de
tres puntos cuánticos, o átomos artificiales, acoplados entre sí.
El trabajo, publicado en la revista Nature Nanotechnology, abre una nueva
vía para la manipulación de bits cuánticos, los componentes básicos de los
ordenadores del futuro, y para la transferencia eficiente de información
entre dos regiones distantes.
Los electrones no sólo poseen carga, sino también otra propiedad que se
manifiesta en dispositivos extremadamente pequeños, que requieren de la
mecánica cuántica para ser descritos: el espín. “Se trata de una propiedad
que define el estado del electrón. Uno puede imaginarse un electrón con el
espín apuntando hacia arriba, girando en el sentido de las agujas del reloj
y, por el contrario, con el espín hacia abajo, girando en el sentido
contrario a las mismas”, explica la investigadora del CSIC Gloria Platero,
que trabaja en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid.
La figura de arriba muestra la corriente a través de tres puntos cuánticos,
en un campo magnético de 0.2 Teslas en las dos direcciones del voltaje. La
corriente se apaga en las regiones de bloqueo de espín (“Spin Blockade”).
En la figura de abajo, se muestra la corriente a través de tres puntos
cuánticos sin la presencia de un campo magnético. Las líneas LR indican
corriente electrónica de izquierda (L) a derecha (R) sin pasar por el punto
cuántico central./ CSIC
De acuerdo con el principio de exclusión de Pauli, una ley fundamental de
la mecánica cuántica enunciada por Wolfgang Ernst Pauli en 1925, dos
electrones no pueden tener números cuánticos iguales, que son los que
definen su estado. En este trabajo, esto se traduce en que no pueden tener
los espines apuntando en la misma dirección en un mismo punto cuántico.
Platero precisa: “Por tanto, si hay un electrón con espín hacia arriba en
un átomo o punto cuántico de la cadena, otro electrón situado en el átomo
vecino con el espín hacia arriba no puede pasar al primero y se queda
bloqueado en el punto cuántico en el que se encuentra inicialmente. Este
fenómeno se denomina bloqueo de espín y provoca que la corriente
electrónica a través de la cadena de puntos cuánticos decrezca abruptamente
y deje de fluir a través del circuito”.
Los científicos han estudiado este fenómeno a través de tres puntos
cuánticos y han observado que el efecto es además bipolar, ya que ocurre
cuando se aplica un voltaje a ambos extremos de la cadena en un sentido o
en el inverso. La interrupción de la corriente debido al bloqueo de espines
permite manipular los bits cuánticos confinados en estos sistemas, una
manipulación potencialmente más versátil y rica que en otros estudiados en
trabajos previos.
La investigación abre nuevos horizontes para su potencial aplicación en la
computación e información cuántica. “Otra propiedad sorprendente es que, en
este circuito, los electrones se transfieren entre los extremos sin ocupar
la región intermedia gracias a una propiedad fundamental de la mecánica
cuántica: la coherencia cuántica”, indica la investigadora del CSIC.
Según el equipo español implicado en el trabajo, los resultados son un
primer paso para diseñar y analizar el transporte electrónico a través de
cadenas de más de tres puntos cuánticos. Las potenciales aplicaciones
tendrían proyección, no sólo en campos como la información y computación
cuánticas, sino también en la espintrónica, donde el espín, en lugar de la
carga, es el que determina las propiedades del circuito nanoelectrónico.
“Hemos demostrado que es posible transportar electrones de un extremo a
otro sin ocupar la región intermedia en sistemas de dimensión nanométrica.
Los procesadores cuánticos, que requieren mantener intacta la transferencia
de datos a largas distancias, podrían llegar a beneficiarse de este
estudio”, resaltan los investigadores.
M. Busl, G. Granger, L. Gaudreau, R. Sánchez, A. Kam, M. Pioro-Ladrière, SA
Studenikin, P. Zawadzki, ZR Wasilewski, AS Sachrajda y G. Platero. Bipolar
spin blockade and coherent state superpositions in a triple quantum dot.
Nature nanotechnology. DOI: 10.1038/NNANO.2013.7.
--
Publicado por Blogger para Esteban... grosso modo el 3/15/2013 05:06:00 pm
Científicas (CSIC), en colaboración con el National Research Council of
Canada, ha medido y analizado por primera vez un fenómeno denominado
bloqueo de espín en el transporte electrónico a través de un circuito de
tres puntos cuánticos, o átomos artificiales, acoplados entre sí.
El trabajo, publicado en la revista Nature Nanotechnology, abre una nueva
vía para la manipulación de bits cuánticos, los componentes básicos de los
ordenadores del futuro, y para la transferencia eficiente de información
entre dos regiones distantes.
Los electrones no sólo poseen carga, sino también otra propiedad que se
manifiesta en dispositivos extremadamente pequeños, que requieren de la
mecánica cuántica para ser descritos: el espín. “Se trata de una propiedad
que define el estado del electrón. Uno puede imaginarse un electrón con el
espín apuntando hacia arriba, girando en el sentido de las agujas del reloj
y, por el contrario, con el espín hacia abajo, girando en el sentido
contrario a las mismas”, explica la investigadora del CSIC Gloria Platero,
que trabaja en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid.
La figura de arriba muestra la corriente a través de tres puntos cuánticos,
en un campo magnético de 0.2 Teslas en las dos direcciones del voltaje. La
corriente se apaga en las regiones de bloqueo de espín (“Spin Blockade”).
En la figura de abajo, se muestra la corriente a través de tres puntos
cuánticos sin la presencia de un campo magnético. Las líneas LR indican
corriente electrónica de izquierda (L) a derecha (R) sin pasar por el punto
cuántico central./ CSIC
De acuerdo con el principio de exclusión de Pauli, una ley fundamental de
la mecánica cuántica enunciada por Wolfgang Ernst Pauli en 1925, dos
electrones no pueden tener números cuánticos iguales, que son los que
definen su estado. En este trabajo, esto se traduce en que no pueden tener
los espines apuntando en la misma dirección en un mismo punto cuántico.
Platero precisa: “Por tanto, si hay un electrón con espín hacia arriba en
un átomo o punto cuántico de la cadena, otro electrón situado en el átomo
vecino con el espín hacia arriba no puede pasar al primero y se queda
bloqueado en el punto cuántico en el que se encuentra inicialmente. Este
fenómeno se denomina bloqueo de espín y provoca que la corriente
electrónica a través de la cadena de puntos cuánticos decrezca abruptamente
y deje de fluir a través del circuito”.
Los científicos han estudiado este fenómeno a través de tres puntos
cuánticos y han observado que el efecto es además bipolar, ya que ocurre
cuando se aplica un voltaje a ambos extremos de la cadena en un sentido o
en el inverso. La interrupción de la corriente debido al bloqueo de espines
permite manipular los bits cuánticos confinados en estos sistemas, una
manipulación potencialmente más versátil y rica que en otros estudiados en
trabajos previos.
La investigación abre nuevos horizontes para su potencial aplicación en la
computación e información cuántica. “Otra propiedad sorprendente es que, en
este circuito, los electrones se transfieren entre los extremos sin ocupar
la región intermedia gracias a una propiedad fundamental de la mecánica
cuántica: la coherencia cuántica”, indica la investigadora del CSIC.
Según el equipo español implicado en el trabajo, los resultados son un
primer paso para diseñar y analizar el transporte electrónico a través de
cadenas de más de tres puntos cuánticos. Las potenciales aplicaciones
tendrían proyección, no sólo en campos como la información y computación
cuánticas, sino también en la espintrónica, donde el espín, en lugar de la
carga, es el que determina las propiedades del circuito nanoelectrónico.
“Hemos demostrado que es posible transportar electrones de un extremo a
otro sin ocupar la región intermedia en sistemas de dimensión nanométrica.
Los procesadores cuánticos, que requieren mantener intacta la transferencia
de datos a largas distancias, podrían llegar a beneficiarse de este
estudio”, resaltan los investigadores.
M. Busl, G. Granger, L. Gaudreau, R. Sánchez, A. Kam, M. Pioro-Ladrière, SA
Studenikin, P. Zawadzki, ZR Wasilewski, AS Sachrajda y G. Platero. Bipolar
spin blockade and coherent state superpositions in a triple quantum dot.
Nature nanotechnology. DOI: 10.1038/NNANO.2013.7.
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Publicado por Blogger para Esteban... grosso modo el 3/15/2013 05:06:00 pm
