Uma colaboração liderada pela UNSW descobriu que a remoção de dopagem aleatória em dispositivos eletrônicos quânticos melhora drasticamente sua reprodutibilidade - um requisito fundamental para aplicações futuras, como processamento de informações quânticas e spintrônica.

O desafio da reprodutibilidade quântica

O desafio de fazer dispositivos quânticos é que, até agora, não foi possível fazer dois transistores quânticos que mostram características de desempenho idênticas.

Embora os dispositivos pareçam idênticos fisicamente, seu desempenho elétrico pode variar drasticamente de um dispositivo para o outro. Isso torna a integração de vários componentes quânticos em um circuito quântico completo um desafio.

No novo, Estudo liderado pela UNSW, pesquisadores mostram que o problema vem da posição espacial aleatória de dopantes em dispositivos quânticos.

A abordagem convencional para fazer semicondutores conduzir eletricidade é dopá-los quimicamente com outro elemento. Por exemplo, uma quantidade muito pequena de átomos de fósforo adicionada ao silício produz um excesso de elétrons livres, permitindo que uma corrente elétrica flua

Mas em dispositivos quânticos em nanoescala, o posicionamento aleatório desses dopantes significa que não há dois dispositivos com características idênticas.

A equipe liderada pela UNSW trabalhou com colaboradores em Cambridge para mostrar que a remoção dos dopantes torna os dispositivos quânticos dramaticamente mais reproduzíveis.

O autor principal Ashwin Srinivasan comentou:"O ganho elétrico dos transistores de contato de ponto quântico não dopado é até três vezes mais uniforme para a nova abordagem, em comparação com dispositivos dopados convencionais. "

Professor Hamilton, chefe do laboratório Quantum Devices da UNSW, Sydney, disse:"Suspeitamos que a remoção do doping aleatório melhoraria a reprodutibilidade do dispositivo, mas os resultados foram muito melhores do que esperávamos. Ashwin fez nove dispositivos, e todos mostraram propriedades quânticas e desempenho elétrico idênticos. Eu nunca tinha visto nada assim antes. Este trabalho mostra que é possível fabricar dispositivos quânticos de forma reproduzível. "

Melhorar a reprodutibilidade de dispositivos quânticos com arquiteturas completamente não dopadas foi publicado em Cartas de Física Aplicada .