NPL科學(xué)家針對(duì)半導(dǎo)體芯片中的單個(gè)電子進(jìn)行可控對(duì)撞
來(lái)源：NPL新聞
這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)揭示的信息可用于創(chuàng)建量子傳感和信息處理所需的單電子器件。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)發(fā)表在《自然納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）雜志上，研究了飛行電子對(duì)在微型半導(dǎo)體粒子對(duì)撞機(jī)中相遇時(shí)的相互作用。針對(duì)電子對(duì)撞的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行映射，這是探測(cè)給定環(huán)境中電子相互作用和電子量子性質(zhì)的一種很有效的方法。這項(xiàng)技術(shù)揭示了電子之間轉(zhuǎn)瞬即逝的靜電“推力”，其大小足以改變電子路徑。之前的實(shí)驗(yàn)沒有揭示這種效應(yīng)，可能是因?yàn)槊總€(gè)注入電子周圍的電場(chǎng)通常會(huì)由于附近電荷的重新排列而“中和”。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)之所以能激發(fā)庫(kù)侖排斥，是因?yàn)殡娮颖蛔⑷氲竭h(yuǎn)離其他傳導(dǎo)電子的未屏蔽區(qū)域。
英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室（NPL）高級(jí)科學(xué)家、論文第一作者Jonathan Fletcher解釋道：“相互作用發(fā)生在很短的時(shí)間量級(jí)上，只有幾皮秒，所以時(shí)間要求對(duì)這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)來(lái)說很有挑戰(zhàn)性。不論從物理學(xué)還是設(shè)備工程的角度來(lái)看，能夠見證這樣的基礎(chǔ)效應(yīng)，我真的很興奮?！?/span>在通過理論建立模型的過程中，研究團(tuán)隊(duì)意識(shí)到，數(shù)據(jù)中存在的那些更微妙的細(xì)節(jié)可以通過考慮電子對(duì)在強(qiáng)磁場(chǎng)中的微觀行為來(lái)解釋。主管這項(xiàng)研究的NPL首席科學(xué)家Masaya Kataoka說：“如果電子到達(dá)時(shí)間稍微不匹配，對(duì)撞就不那么容易理解了，因?yàn)檫@些電子雖然相互排斥，但仍然遵循相似的軌跡。我們的模型確實(shí)能夠揭示這些效應(yīng)，這讓我們有信心認(rèn)為我們理解這些效應(yīng)。”若能利用電荷之間的庫(kù)侖相互作用，這將成為一種強(qiáng)大的方法，既可以實(shí)現(xiàn)器件的高速控制，還能創(chuàng)建量子電路元件所需的非線性效應(yīng)，這種基于電子量子光學(xué)的元器件有望成為量子傳感或信息處理的平臺(tái)。合作機(jī)構(gòu)：韓國(guó)高等科學(xué)技術(shù)研究院，西班牙跨學(xué)科復(fù)雜系統(tǒng)物理研究所（IFISC），以及劍橋大學(xué)
