“量子点”这个名字是指半导体材料的粒子,它们非常小——直径只有几纳米——以至于它们不再像普通的宏观物质那样表现。由于其类似量子的光学和电子特性,它们有望成为量子计算设备的组成部分,但这些特性尚未被完全理解。美国乔治亚州戈登州立学院的物理学家Sanjay Prabhakar和加拿大滑铁卢威尔弗里德劳里埃大学的Roderick Melnik现在详细描述了这些新特性背后的理论。这部作品发表于EPJ B。
在即将到来的量子计算时代,信息存储和处理可能依赖于所谓的自旋电子设备,这种设备利用电子自旋及其电荷作为信息单位。然而,这只有在单个电子的自旋能够被控制的情况下才有可能实现。研究人员最近提出,通过自旋-轨道耦合(即电子自旋与其运动的相互作用),有可能通过电场来控制量子点中电子的自旋。Prabhakar和Melnik现在建立的模型就是电场和电子自旋之间的相互作用。
自旋轨道耦合导致电子能级的分裂。这可以通过光谱中的线分裂来检测。研究人员在由不同半导体材料制成的量子点中模拟了这种效应,量子点在电场中缓慢移动。他们解出了该系统的薛定谔方程,在自旋值中观察到强烈的跳动模式,并揭示了自旋-轨道耦合发生在这些缓慢移动的点中,在没有外部磁场的情况下产生磁场。这些新出现的磁性表明,这些点确实有潜力在量子计算中作为存储和处理设备。
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