क्वांटम डॉट्स में इलेक्ट्रॉन-छेद समरूपता क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए वादा दिखाती है - भौतिकी विश्व

कई अनोखी घटनाएं जो क्वांटम कंप्यूटिंग को लाभ पहुंचा सकती हैं, उन्हें बाइलेयर ग्राफीन से बने क्वांटम डॉट्स में देखा गया है। शोध किसके द्वारा किया गया था? क्रिस्टोफ़ स्टैम्पफ़र आरडब्ल्यूटीएच आचेन विश्वविद्यालय और जर्मनी और जापान के सहयोगियों ने दिखाया कि कैसे संरचना एक परत में एक इलेक्ट्रॉन और दूसरे में एक छेद रख सकती है। इससे भी अधिक, इन दोनों संस्थाओं की क्वांटम स्पिन अवस्थाएँ एक-दूसरे के बिल्कुल सही दर्पण हैं।

क्वांटम डॉट अर्धचालक का एक छोटा टुकड़ा है जिसमें इलेक्ट्रॉनिक गुण होते हैं जो एक थोक सामग्री की तुलना में एक परमाणु की तरह होते हैं। उदाहरण के लिए, क्वांटम डॉट में एक इलेक्ट्रॉन परिमाणित ऊर्जा स्तरों की एक श्रृंखला में उत्तेजित होता है - एक परमाणु की तरह। यह एक पारंपरिक ठोस के विपरीत है, जिसमें इलेक्ट्रॉनों को एक चालन बैंड में उत्तेजित किया जाता है। क्वांटम बिंदु के आकार और आकार को समायोजित करके इस परमाणु जैसे व्यवहार को ठीक किया जा सकता है।

ग्राफीन के छोटे टुकड़ों का उपयोग करके एक क्वांटम डॉट बनाया जा सकता है, जो कि सिर्फ एक परमाणु मोटी कार्बन की एक शीट है। ऐसे क्वांटम डॉट्स ग्राफीन की सिर्फ एक शीट, दो शीट (बाईलेयर ग्राफीन) या अधिक से बनाए जा सकते हैं।

दिलचस्प स्पिन क्वैबिट्स

ग्राफीन क्वांटम डॉट्स का एक आशाजनक अनुप्रयोग क्वांटम बिट्स (क्विबिट्स) बनाना है जो इलेक्ट्रॉनों के स्पिन राज्यों में क्वांटम जानकारी संग्रहीत करते हैं। जैसा कि स्टैम्फर बताते हैं, ग्राफीन क्वांटम डॉट्स के विकास का क्वांटम कंप्यूटर के विकास पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। "ग्राफीन क्वांटम डॉट्स, जिसे पहली बार 2007 में मान्यता दी गई थी, स्पिन क्वैबिट के लिए दिलचस्प मेजबान के रूप में उभरा, जो लंबी दूरी के युग्मन की सुविधा के लिए इलेक्ट्रॉन और होल क्वांटम डॉट्स दोनों को नियोजित कर सकता है," वे कहते हैं। छिद्र कण-जैसी इकाइयाँ हैं जो एक इलेक्ट्रॉन के उत्तेजित होने पर अर्धचालकों में निर्मित होती हैं। उन्होंने आगे कहा, "इस सफलता ने सॉलिड-स्टेट स्पिन क्वैबिट पर आधारित एक आशाजनक क्वांटम कंप्यूटिंग प्लेटफॉर्म की नींव रखी है।"

अब, स्टैम्फर और सहकर्मियों ने बाइलेयर ग्राफीन से क्वांटम डॉट्स बनाकर इस विचार को आगे बढ़ाया है। यहां, प्रत्येक ग्राफीन परत एक व्यक्तिगत क्वांटम डॉट के रूप में कार्य करती है, लेकिन दूसरी परत में अपने समकक्ष के साथ निकटता से बातचीत करती है।

जब बाहरी वोल्टेज उन पर लगाया जाता है तो बाइलेयर ग्राफीन इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों को फँसा सकता है - जिससे एक अद्वितीय गेट संरचना बनती है। बाइलेयर ग्राफीन की आणविक संरचना में विकार को कम करने के हालिया प्रयासों के बाद, स्टैम्फर की टीम अब अनुसंधान की इस दिशा में एक नए मील के पत्थर पर पहुंच गई है।

गेट ट्यूनिबिलिटी

"2018 में, इस दृष्टिकोण ने पहली बार एकल चार्ज वाहक को सीमित करने के लिए बाइलेयर ग्राफीन में अद्वितीय विद्युत-क्षेत्र-प्रेरित बैंड गैप का पूरी तरह से उपयोग करना संभव बना दिया," स्टैम्फर बताते हैं। "गेट ट्यूनेबिलिटी में और सुधार करके, अब क्वांटम डॉट डिवाइस बनाना संभव है जो सिलिकॉन, जर्मेनियम या गैलियम आर्सेनाइड सहित क्वांटम डॉट सामग्रियों में किए जा सकने वाले कार्यों से आगे निकल जाते हैं।"

बाइलेयर संरचनाओं का एक प्रमुख लाभ क्वांटम डॉट के इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों की स्पिन अवस्थाओं के गुण हैं। अपने प्रयोगों के माध्यम से, टीम ने पाया कि ग्राफीन परतों में से एक में व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों की स्थिति दूसरी परत में पाए जाने वाले जोड़े में लगभग पूरी तरह से प्रतिबिंबित होती है।

"हम दिखाते हैं कि बाइलेयर ग्राफीन इलेक्ट्रॉन-छेद डबल क्वांटम डॉट्स में लगभग पूर्ण कण-छेद समरूपता है," स्टैम्फर जारी है। "यह विपरीत क्वांटम संख्याओं के साथ एकल इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े के निर्माण और विनाश के माध्यम से परिवहन की अनुमति देता है।"

उच्च गुणवत्ता वाला बाइलेयर ग्राफीन बड़ा हो जाता है

इन परिणामों का क्वांटम कंप्यूटिंग सिस्टम के लिए महत्वपूर्ण प्रभाव हो सकता है जो इलेक्ट्रॉन-स्पिन क्वैबिट का उपयोग करते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि लंबी दूरी पर ऐसे क्वैबिट को एक साथ जोड़ना संभव होना चाहिए, जबकि उनकी स्पिन सममित स्थिति को अधिक विश्वसनीय रूप से पढ़ना चाहिए। यह अंततः क्वांटम कंप्यूटरों को मौजूदा डिज़ाइनों की तुलना में कहीं अधिक स्केलेबल, परिष्कृत और त्रुटियों के प्रति प्रतिरोधी बनाने में सक्षम बना सकता है।

स्टैम्फर की टीम क्वांटम कंप्यूटिंग से परे कई संभावित अनुप्रयोगों की भी परिकल्पना करती है। यह अनुमान लगाते हुए कि कैसे बाइलेयर ग्राफीन क्वांटम डॉट्स टेराहर्ट्ज़ तरंगों के लिए नैनोस्केल डिटेक्टरों के लिए एक आधार प्रदान कर सकते हैं, और यहां तक ​​कि कणों के उलझे हुए जोड़े के कुशल स्रोत बनाने के लिए सुपरकंडक्टर्स के साथ जोड़ा जा सकता है।

अपने भविष्य के अनुसंधान के माध्यम से, शोधकर्ता अब बाइलेयर ग्राफीन क्वांटम डॉट्स की क्षमताओं को गहराई से जानने का लक्ष्य रखेंगे; संभावित रूप से क्वांटम प्रौद्योगिकियों में उनके व्यापक अनुप्रयोग को एक कदम और करीब लाया जा रहा है।

में अनुसंधान वर्णित है प्रकृति.

• एसईओ संचालित सामग्री और पीआर वितरण। आज ही प्रवर्धित हो जाओ।
• ईवीएम वित्त। विकेंद्रीकृत वित्त के लिए एकीकृत इंटरफ़ेस। यहां पहुंचें।
• क्वांटम मीडिया समूह। आईआर/पीआर प्रवर्धित। यहां पहुंचें।
• प्लेटोआईस्ट्रीम। Web3 डेटा इंटेलिजेंस। ज्ञान प्रवर्धित। यहां पहुंचें।
• स्रोत: https://physicsworld.com/a/electron-hole-symmetry-in-quantum-dots-shows-promise-for-quantum-computing/