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Quantum Nano-Electronics Training

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La UE refuerza la formación en nanoelectrónica mediante la investigación

Una iniciativa de la Unión Europea ha servido para ofrecer formación en nanoelectrónica cuántica. El proyecto pretendía formar a los futuros líderes en el campo de los dispositivos de almacenamiento y procesamiento de la información de nueva generación, dispositivos que superarán los límites de los actuales semiconductores complementarios de óxidos metálicos (CMOS).

Tecnologías industriales

Actualmente hay mil investigadores activos en el campo de la nanoelectrónica cuántica, y cada año se gradúan ciento cincuenta estudiantes de doctorado. Este número de doctores tendrá que aumentar para atender las necesidades del sector en cuanto se refiere a personal científico con formación muy avanzada en micro y nanoelectrónica y otros campos afines. El proyecto Q-NET (Quantum nano-electronics training) es una red europea de expertos que proporcionan formación avanzada a investigadores en fase inicial. Se centra especialmente en espintrónica, electrónica molecular, electrónica unitaria, puntos cuánticos y nanohilos y nanorrefrigeración. Su finalidad es mejorar el nivel de formación de los investigadores europeos en el campo de la nanoelectrónica cuántica. En consecuencia, se seleccionó a catorce estudiantes de doctorado y dos investigadores postdoctorales para recibir formación en una amplia gama de áreas. Q-NET también reunió un conjunto de especialistas complementarios destinados a mejorar la empleabilidad de las personas capacitadas, tanto en la industria como en el sector académico. Los logros del proyecto son numerosos y diversos. Q-NET contribuyó a profundizar en el conocimiento de los dispositivos cuánticos basados en nanoobjetos individuales y fenómenos de coherencia de fase. Durante el proyecto se desarrollaron nuevos conceptos, materiales y enfoques y se aplicaron para desarrollar, finalmente, nuevos tipos de nanoestructuras con características fascinantes. Aunque es bien conocido por sus propiedades extraordinarias, el grafeno presenta un defecto de dopaje espacial, las llamadas lagunas de electrones-huecos. Utilizando microscopía electrónica de rastreo de efecto túnel sobre un único dispositivo de grafeno, un grupo de investigadores franceses observó que las ondulaciones y lagunas de carga que se observan en el grafeno están correlacionadas espacialmente. Se ha predicho que los puntos cuánticos de grafeno tienen semividas de espín prolongadas y, por este motivo, son candidatos prometedores para construir cubits de espín en estado sólido. Para inicializar, manipular y leer este tipo de cubits, se necesita acceder a los niveles energéticos discretos de los puntos cuánticos. En Suiza, miembros del proyecto realizaron el análisis mediante espectroscopia de sesgo finito sobre un punto cuántico de grafeno con tres terminales que reveló un espectro rico de líneas de conductancia mejorada fuera de los diamantes de Coulomb. Para enfriar objetos microscópicos a temperaturas próximas al cero absoluto se necesitan tecnologías de refrigeración no convencionales. Los socios franceses e italianos de Q-NET propusieron un diseño nuevo de refrigerador superconductor en el cual el enfriamiento se consigue mediante una cascada de etapas. Gracias a este funcionamiento por pasos, el refrigerador puede enfriar un metal normal con mayor rendimiento que los refrigeradores parecidos. En Finlandia, el proyecto logró demostrar el funcionamiento de la termometría electrónica en la escala de tiempo de microsegundos. El dispositivo se basa en una unión túnel superconductor-aislante-metal normal acoplada a un circuito resonante de radiofrecuencia. Q-NET organizó cuatro sesiones de la European School on Nanosciences and Nanotechnologies en relación con la nanoelectrónica cuántica, en las que se combinó la formación teórica con la práctica. Los resultados del proyecto también se han publicado en numerosas revistas sometidas a revisión.

Palabras clave

Nanoelectrónica cuántica, Q-NET, espintrónica, puntos cuánticos, nanoenfriamiento, qubits

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