Kvanttibittien sähköinen luenta22.08.2012 Karlsruhe Institute of Technologyn (KIT) tutkijat yhdessä Grenoblen ja Strasbourgin kollegoiden kanssa ovat lukeneet atomin kvanttitilan suoraan elektrodien avulla. Nature -lehdessä julkaistussa kirjoituksessa he raportoivat vakaasta rajapinnasta klassisen ja kvanttimaailman välillä. Professori Mario Ruben Karlsruhen teknologiainstituutista toteaa kvanttitietotekniikan kehityksen ongelmasta, että kvanttitila on pidettävä vakaana ja suojattuna mutta toisaalta tiedot täytyy voida lukea hallitusti jatkokäyttöä varten. Yleensä jokainen kontakti ulkomaailmaan aiheuttaa kvantti-informaatiojärjestelmässä hallitsemattomia muutoksia. Ongelman ratkaisuna saattaa olla magneettiset molekyylikompleksit. Sellaisen keskellä on metalliatomi ja sen magneettinen spinmomentti. Atomi on ympäröity sitä suojaavasti orgaanisilla molekyyleillä. "Kun syntetisoidaan suojaavaa kuorta, voimme määritellä tarkasti, kuinka paljon metalliatomi näkee ulkoista maailmaa", selvittää Ruben tutkimushankkeensa temppua. Kokeet perustuvat metalliatomi terbiumiin, jolle on tuotettu kuori noin sadasta hiilen, typen ja veden atomeista ja joka on sitten sijoitettu nanometrien kokoisien sähköisiä kultakontaktien väliin. Molekyylin ominaisuuksien vuoksi, elektrodeilla on samanlainen vaikutus kuin transistorin kolmella kanavalla. Hilaelektrodissa vaikuttava sähköjännite vaikuttaa kahden muun elektrodin läpi kulkevaan virtaan. Kun molekyyli altistetaan erilaisille muuttuville magneettikentille ja spinin hyppy näkyy amplitudina virtakäyrällä. "Virtaa mittaamalla, huomasimme, että metalliatomin ydinvoiman spin oli vakaa jopa 20 sekuntia. Kvanttimekaniikan prosesseissa, tämä on hyvin pitkä aika." toteaa Ruben yliopistonsa tiedotteessa. Näillä konsteilla saatetaan rakentaa järjestelmä, jossa yksittäisen atomiytimen kvanttitilaa voidaan ohjata ja määrittää yksinkertaisilla elektrodeilla. Ruben on varma, että tulokset ovat erityisen tärkeitä spintroniikalle ja kvanttilaskennalle. Kuvassa TbPc2 molekyylin kvanttibittinen laite. Elektrodeista lähtevä elektroni (punainen) hyppää molekyyliin lukemaan sähköisen spinin (oranssi) ja ydinspinin (vihreä) (Graphics: C. Grupe, KIT) |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.