在納米陷阱中檢測到超快量子運動

2019-11-06 14:46:23 編輯：來源：

導讀 KAIST研究人員報告了在硅晶體管中檢測到皮秒電子運動的情況。這項研究提出了一種新的協議，用于以皮秒分辨率的有效時間分辨方式測量超快電

KAIST研究人員報告了在硅晶體管中檢測到皮秒電子運動的情況。這項研究提出了一種新的協議，用于以皮秒分辨率的有效時間分辨方式測量超快電子動力學。該檢測是與日本的日本電報電話公司(NTT)和英國的國家物理實驗室(NPL)合作完成的，這是我們所知的第一份報告。

當電子被捕獲在固體中的納米級陷阱中時，其量子機械波函數會在亞太赫茲頻率下表現出空間振蕩。時間分辨的這種皮秒動力學分析很重要，因為這種檢測提供了一種理解納米電子學中電子量子行為的方式。它還適用于量子信息技術，例如量子計算的超快速量子位操作和高靈敏度電磁場傳感。但是，由于亞太赫茲尺度遠遠超出了最新的帶寬測量工具，因此檢測皮秒動態變化一直是一個挑戰。

由沉興善教授領導的一個KAIST團隊開發了一種在納米陷阱中超快電子動力學的理論，并提出了一種檢測動力學的方案，該方案利用了在陷阱旁邊形成的量子力學共振態。電子動力學和諧振狀態之間的耦合以皮秒為單位進行開和關，以便在耦合打開時通過生成的電流讀出有關動力學的信息。

NTT與NPL一起實現了檢測方案，并將其應用于硅晶體管中形成的納米陷阱中的電子運動。通過控制靜電門將單個電子捕獲到陷阱中，并在陷阱的勢壘中形成諧振狀態。

通過在皮秒內將共振能量與電子能量對準，可以實現電子與共振態之間耦合的接通和斷開。僅在幾個開爾文度下測量了從陷阱通過共振態到電極的電流，揭示了陷阱內部250 GHz頻率電子的空間量子相干振蕩。

Sim教授說：“這項工作提出了一種利用量子共振檢測皮秒電子運動的方案。它將用于動態控制量子機械電子波，以實現納米電子，量子感測和量子信息中的各種目的。 ”

這項工作于11月4日在線發表在《自然納米技術》上。韓國國家研究基金會通過SRC凝聚態量子相干中心提供了部分支持。

標簽：量子運動