Elektronen einzeln verschieben

7. Januar 2016, 17:52 Uhr
Elektronen einzeln verschieben
Elektronen einzeln verschieben
Wissenschaftlern der TU Delft (Niederlande) ist es geglückt, einzelne Elektronen in einer Kette anzuordnen, sie schrittweise zu verschieben und am Ende dieser Reihe „auszulesen“, ohne dass sich ihr Zustand dabei ändern würde. Dies könnte einen wichtigen Schritt in der Entwicklung eines Quantencomputers darstellen.

Dier Spin eines Elektrons ist, sehr vereinfacht, als seine Drehrichtung anzusehen, links oder rechts herum. Diese Drehrichtung kann man als digitale 0 oder 1 ansehen und zur Speicherung einer Information gebrauchen. Der Spintransport einer großen Zahl von Elektronen ist über einen vergleichsweise großen Abstand möglich, auch das kontrollierte Transportieren eines individuellen Elektrons durch ein Halbleitermaterial ist schon Routine.

Um dies zu verwirklichen, haben die Delfter Forscher das gleiche Prinzip angewandt wie bei einem CCD (Charge Coupled Device), nur in einem viel kleineren Maßstab. Bei einem CCD werden Pakete elektrischer Ladungen durch eine Reihe von Kondensatoren geschoben, so dass die Ladungspakete am Ende der Reihe peu à peu erscheinen und durch einen Verstärker registriert werden können.

Die Delfter Wissenschaftler variierten das Konzept: ein „Single spin CCD“, das die Elektronen einzeln in der Reihe verschieben kann, ohne dass der Spin der Elektronen verändert wird. Am Ende der Reihe wird der Spin dann ausgelesen. Die „Reihe“ besteht aus drei so genannten Quantenpunkten, einer Art künstlicher Moleküle, in dem wie in Käfigen je ein Elektron fest eingeschlossen ist. Wie in dem CCD werden die Elektronen durch Anlegen elektrischer Felder immer ein Stück Richtung Ende der Kette geschoben, wo sie dann durch einen anderen Quantenpunkt ausgewertet werden.
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