Puntos cuánticos ambipolares
El uso de estados de espín de electrones únicos en puntos cuánticos acoplados ya se propuso en los años noventa para implementar puertas de uno y dos qubits. En concreto, los estados de espín de los electrones hacia arriba y hacia abajo podrían representar un bit cuántico (qubit). Desde entonces, se han estudiado varias plataformas semiconductoras para aislar electrones únicos. El procesamiento cuántico de información basado en el espín de portadores aislados de carga requiere tiempos de coherencia del espín prolongados y el Si proporciona un entorno de estas características, en el cual el espín se puede controlar con una decoherencia mínima. En el proyecto SISQ (Silicon spin quantum bits), los investigadores propusieron puntos cuánticos ambipolares en Si. La finalidad era aprovechar la ambipolaridad para hacer funcionar puntos cuánticos en régimen de electrones o de huecos y, así, poder comparar los dos portadores de carga en un mismo entorno cristalino. El punto de partida fue un método de fabricación basado en transistores de efecto campo de semiconductor complementario de óxido metálico, en el que se utilizan puertas metálicas fabricadas sobre una lámina delgada de dióxido de silicio (SiO2) para definir puntos cuánticos electrostáticamente. Los investigadores llevaron este método, que combina micro- y nanofabricación, un paso más allá. Se incorporaron zonas fuertemente dopadas con electrones y huecos en el dispositivo de punto cuántico ambipolar que consistía en dos capas de puertas. Se utilizó una puerta de control para formar un gas de electrones o huecos en la interfaz de Si/SiO2. Otras puertas de «barrera» nanométricas controlan localmente la densidad de portadores de carga. El diseño ambipolar permite utilizar el dispositivo SISQ como punto cuántico de electrones o de huecos. Además, permite evaluar la utilidad de los qubits de electrones y de huecos y las ventajas de unos y otros con el fin de mejorar la tecnología de la tecnología de semiconductor complementario de óxido metálico para estructuras cuánticas en el futuro.
Palabras clave
Ambipolar, puntos cuánticos, procesamiento de información cuántica, silicio, qubit, SISQ
