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Quantum Nano-Electronics Training

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L’UE rafforza la formazione relativa alla nanoelettronica attraverso la ricerca

Un’iniziativa dell’UE ha offerto una formazione per quanto riguarda la nanoelettronica quantistica. Il progetto è nato con l’obiettivo di sviluppare i leader di domani nei dispositivi di elaborazione e archiviazione delle informazioni oltre i limiti dei semiconduttori a ossido di metallo complementare esistenti.

Tecnologie industriali

Circa 1 000 ricercatori sono attualmente attivi nel campo della nanoelettronica quantistica e 150 studenti di dottorato di ricerca si laureano ogni anno. Questo numero di studenti di dottorato deve essere incrementato per soddisfare le esigenze dell’industria in termini di personale scientifico altamente specializzato in micro e nanoelettronica, e campi correlati. Il progetto Q-NET (Quantum nano-electronics training) è una rete europea di formazione allo stato dell’arte per ricercatori esperti. Un focus particolare viene posto su spintronica, elettronica molecolare, singola elettronica, punti quantici, nanofili e nanoraffreddamento. L’obiettivo è quello di migliorare il livello di formazione dei ricercatori europei nel campo della nanoelettronica quantistica. A tale fine, 14 studenti di dottorato e due ricercatori di post-dottorato sono stati reclutati e hanno ricevuto una formazione su una vasta gamma di competenze. Il progetto Q-NET ha inoltre riunito un insieme di competenze complementari per migliorare l’idoneità dei tirocinanti nell’industria e nel mondo accademico. I risultati del progetto sono stati vari e numerosi. Il progetto Q-NET ha contribuito a una più profonda comprensione dei dispositivi quantistici basati su singoli nano-oggetti e fenomeni di coerenza di fase. Sono stati sviluppati e applicati nuovi concetti, materiali e approcci al fine di sviluppare nuovi tipi di nanostrutture con nuove interessanti funzionalità. Sebbene sia famoso per le sue straordinarie proprietà, il grafene esibisce un disordine spaziale di drogaggio, ossia i cosiddetti pozzi delle lacune. Utilizzando la microscopia a scansione a effetto tunnel su un singolo dispositivo di grafene, i ricercatori francesi hanno dimostrato che le increspature e le pozze di carica nel grafene sono correlate a livello spaziale. I punti quantici di grafene sono considerati promettenti candidati per i qubit con spin a stato solido, grazie alla loro lunga vita di spin. Per inizializzare, manipolare e leggere tali qubit, è necessario raggiungere livelli di energia discreti dei punti quantici. In Svizzera, i colleghi hanno eseguito la spettroscopia con errore limitato di un punto quantico di grafene a tre terminali, la quale ha rivelato un ricco spettro di linee di maggiore conduttanza al di fuori dei diamanti di Coulomb. Il raffreddamento di oggetti microscopici a temperature vicino allo zero assoluto richiede tecnologie di refrigerazione non convenzionali. I soci Q-NET francesi e italiani hanno proposto un nuovo design per un refrigeratore superconduttore in cui il raffreddamento avviene in una cascata di passaggi. Grazie a tale operazione multistadio, il refrigeratore può raffreddare un normale metallo con prestazioni migliorate, rispetto a refrigeratori simili. In Finlandia, un altro successo del progetto è dato dalla dimostrazione della termometria elettronica su scala cronologica al microsecondo. Il dispositivo è basato su una giunzione tunnel di metallo superconduttore-isolante-normale accoppiato a un circuito risonante a radiofrequenza. Il progetto Q-NET ha organizzato quattro sessioni della European School on Nanosciences and Nanotechnologies per quanto riguarda la nanoelettronica quantistica, le quali uniscono formazione sia teorica che pratica. I risultati sono stati pubblicati su numerose riviste scientifiche specializzate.

Parole chiave

Nanoelettronica quantistica, Q-NET, spintronica, punti quantici, nanoraffreddamento, qubit

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