p Os pesquisadores do KAIST relataram a detecção de um movimento de elétrons de picossegundos em um transistor de silício. Este estudo apresentou um novo protocolo para medir a dinâmica eletrônica ultrarrápida em um modo eficaz de resolução de picossegundos resolvido no tempo. A detecção foi feita em colaboração com a Nippon Telegraph and Telephone Corp. (NTT) no Japão e National Physical Laboratory (NPL) no Reino Unido e é o primeiro relatório até onde sabemos. p Quando um elétron é capturado em uma armadilha em nanoescala em sólidos, sua função de onda mecânica quântica pode exibir oscilação espacial em frequências subterahertz. A detecção resolvida no tempo de tal dinâmica de picossegundos de ondas quânticas é importante, já que a detecção fornece uma maneira de entender o comportamento quântico dos elétrons na nanoeletrônica. Também se aplica a tecnologias de informação quântica, como a operação ultra-rápida de bits quânticos de computação quântica e detecção de campo eletromagnético de alta sensibilidade. Contudo, detectar a dinâmica de picossegundos tem sido um desafio, uma vez que a escala subterahertz está muito além das ferramentas de medição de largura de banda mais recentes.

p Uma equipe KAIST liderada pelo professor Heung-Sun Sim desenvolveu uma teoria da dinâmica de elétrons ultrarrápida em uma armadilha em nanoescala, e propôs um esquema para detectar a dinâmica, que utiliza um estado ressonante quântico formado ao lado da armadilha. O acoplamento entre a dinâmica do elétron e o estado ressonante é ligado e desligado em um picossegundo, de modo que as informações sobre a dinâmica são lidas na corrente elétrica que está sendo gerada quando o acoplamento é ligado.

p NTT percebeu, junto com NPL, o esquema de detecção e aplicado a movimentos de elétrons em uma armadilha em nanoescala formada em um transistor de silício. Um único elétron foi capturado na armadilha controlando portas eletrostáticas, e um estado ressonante foi formado na barreira potencial da armadilha.

p A ativação e desativação do acoplamento entre o elétron e o estado ressonante foi alcançado alinhando a energia de ressonância com a energia do elétron dentro de um picossegundo. Uma corrente elétrica da armadilha através do estado ressonante para um eletrodo foi medida em apenas alguns graus Kelvin, revelando a oscilação quântica coerente espacial do elétron com frequência de 250 GHz dentro da armadilha.

p Professor Sim disse, "Este trabalho sugere um esquema de detecção de movimentos de elétrons de picossegundos em escalas submicrônicas, utilizando ressonância quântica. Será útil no controle dinâmico de ondas eletrônicas de mecânica quântica para vários fins em nanoeletrônica, sensoriamento quântico, e informações quânticas. "

p Este trabalho foi publicado online em Nature Nanotechnology em 4 de novembro. Foi parcialmente financiado pela Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia por meio do Centro SRC para Coerência Quântica em Matéria Condensada.