Os pontos quânticos são partículas muito pequenas que exibem luminescência e propriedades eletrônicas diferentes daquelas de seus materiais a granel. Como resultado, eles são atraentes para uso em células solares, optoeletrônica, e computação quântica. A computação quântica envolve a aplicação de uma pequena voltagem aos pontos quânticos para regular seu estado de spin do elétron, assim, codificando informações. Embora a computação tradicional seja baseada em um sistema de informações binárias, estados de spin de elétrons em pontos quânticos podem exibir mais graus de liberdade devido à possibilidade de superposição de ambos os estados ao mesmo tempo. Esse recurso pode aumentar a densidade das informações codificadas.

A leitura do spin do elétron dos pontos quânticos é necessária para realizar a computação quântica. A leitura de spin único foi usada para detectar eventos de tunelamento de elétron único dependentes de spin em tempo real. O desempenho da computação quântica pode ser melhorado consideravelmente pela leitura de uma única vez de vários estados de spin.

Uma colaboração de pesquisa japonesa com base na Universidade de Osaka agora alcançou a primeira detecção bem-sucedida de vários estados de spin por meio da leitura de uma única vez de três estados de spin de dois elétrons de um único ponto quântico. Eles relataram suas descobertas em Cartas de revisão física .

Para ler vários estados de rotação simultaneamente, os pesquisadores usaram um sensor de carga de contato de ponto quântico posicionado perto de um ponto quântico de arseneto de gálio. A mudança na corrente do sensor de carga dependia do estado de spin do ponto quântico e era usada para distinguir entre singleto e dois tipos de estados de spin tripleto.

"Obtivemos uma leitura ternária de disparo único de estados de spin de dois elétrons usando filtragem de spin de estado de borda e o efeito orbital, "estudo primeiro autor Haruki Kiyama diz.

Isso é, a taxa de tunelamento entre o ponto quântico e o reservatório de elétrons dependia tanto do estado de spin dos elétrons quanto da interação entre o spin do elétron e os orbitais do ponto quântico. A equipe identificou um estado fundamental e dois estados excitados no ponto quântico usando sua configuração.

Os pesquisadores então usaram sua configuração de leitura ternária para investigar o comportamento de relaxamento do spin dos três estados de spin detectados.

"Para confirmar a validade do nosso sistema de leitura, medimos o relaxamento de spin de dois dos estados, "Kiyama explica." A medição da dinâmica entre os estados de spin em um ponto quântico é uma aplicação importante da configuração da leitura de spin ternário. "

Os tempos de relaxamento de spin para o ponto quântico medidos usando o sistema de leitura ternário concordaram com os relatados, fornecendo evidências de que o sistema produziu medições confiáveis.

Este sistema de leitura ternário pode ser estendido para pontos quânticos compostos de outros materiais, revelando uma nova abordagem para examinar a dinâmica de spin de pontos quânticos e representando um avanço no processamento de informações quânticas.