Punti quantici ambipolari
L’utilizzo di stati di spin di singoli elettroni nei punti quantici accoppiati è stato proposto nel 1990 per la realizzazione di gate a uno o due qubit. In particolare, gli stati spin-up e spin-down degli elettroni possono rappresentare un bit quantistico (qubit). Da allora, sono state studiate diverse piattaforme di semiconduttori per isolare i singoli elettroni. L’elaborazione delle informazioni quantiche basata sulla rotazione dei vettori a singola carica richiede lunghi tempi di coerenza di spin: il silicio offre un ambiente in cui le rotazioni possono essere controllate con una decoerenza minima. Nel progetto SISQ (Silicon spin quantum bits), i ricercatori hanno proposto punti quantici ambipolari in Si. L’obiettivo era di sfruttare l’ambipolarità per il controllo dei punti quantici sia nell’elettrone che in regime di buche di potenziale per poter confrontare, quindi, i due vettori di carica nello stesso ambiente cristallino. Il punto di partenza era un schema di costruzione basato su transistor metallo-ossido-semiconduttore a effetto di campo che utilizza gate metallici su uno strato sottile di biossido di silicio (SiO2) per definire elettrostaticamente i punti quantici. I ricercatori hanno migliorato questo schema, che combina micro e nanofabbricazione. Le aree con forte presenza di elettroni e buche di potenziale sono state incorporate nel dispositivo dei punti quantici ambipolari costituito da due strati di gate. Si forma un gas di elettroni o buche di potenziale nell’interfaccia Si/SiO2 da un gate di piombo. I gate “barriera” in nano-scala controllano localmente la densità del vettore di carica. Il design ambipolare supporta il funzionamento del dispositivo SISQ come elettrone e anche come punto quantico di buche di potenziale. Inoltre, è possibile valutare l’idoneità dei qubit con spin di elettroni o buche di potenziale e i relativi vantaggi possono essere sfruttati per migliorare la futura tecnologia dei semiconduttori a ossido di metallo complementare.
Parole chiave
Ambipolare, punti quantici, elaborazione delle informazioni quantiche, silicio, qubit, SISQ
