Controlul punctelor cuantice triple într-un semiconductor de oxid de zinc
Pe 14 noiembrie 2025, o echipă de cercetători de la Advanced Institute for Materials Research (WPI-AIMR) din cadrul Universității Tohoku a realizat o descoperire importantă în domeniul tehnologiilor de procesare a informațiilor cuantice. Aceștia au reușit să creeze și să controleze electric puncte cuantice triple în oxid de zinc (ZnO), un semiconductor recunoscut pentru proprietățile sale favorabile corelației electronice și coerenței spinului. Deși punctele cuantice simple și duble au fost obținute anterior în ZnO, extinderea acestei tehnologii pentru a include multiple puncte cuantice controllabile a reprezentat o provocare majoră până acum.
Prin cuplarea punctelor cuantice, cercetătorii pot studia comportamente cuantice complexe și pot dezvolta arhitecturi potențiale pentru calculatoare cuantice. Această învățare este esențială, având în vedere că computerele cuantice promit să rezolve anumite calcule de un milion de ori mai rapid decât computerele clasice, dar pentru aceasta este nevoie de un număr mare de qubiți, unități fundamentale de informație utilizate în calculul cuantic.
Observarea fenomenelor cuantice noi
Echipa, condusă de Asociatul Profesor Tomohiro Otsuka de la WPI-AIMR și Institutul de Cercetare a Comunicațiilor Electrice din Universitatea Tohoku, a fabricat un dispozitiv de heterostructură ZnO capabil să formeze trei puncte cuantice cuplate printr-un control precis al câmpului electric. Aceștia au confirmat că fiecare punct cuantic a atins un regim cu câteva electroni, o condiție crucială pentru aplicarea qubiților. Prin analizele caracteristicilor transportului de electroni, cercetătorii au detectat un fenomen numit efectul de automată cellulară cuantică (QCA), un mecanism în care configurația de sarcină dintr-un punct cuantic influențează punctele învecinate prin cuplare electrostatică, provocând mișcarea simultană a două electroni.
Implicatii pentru viitoarele tehnologii cuantice
„Acest studiu demonstrează că ZnO poate găzdui multiple puncte cuantice bine controlate, unde apar interacțiuni cuantice complexe”, a declarat Otsuka. „Următorul nostru pas este să explorăm controlul cuantic coerent și operațiile qubit în aceste sisteme de oxid.” Această cercetare deschide o nouă direcție, utilizând ZnO, un material familiar din tehnologia de zi cu zi, precum protecția solară și electronicile transparente, pentru a crea și controla bitii cuantici.
Descoperirea nu doar că lărgește gama de materiale disponibile pentru calculul cuantic, dar ne apropie și de realizarea unor dispozitive cuantice practice, eficiente din punct de vedere energetic, în viitor. Aceste progrese ar putea revoluționa domenii precum designul materialelor, descoperirea medicamentelor și securitatea datelor.
Așadar, succesul obținut în controlul și formarea punctelor cuantice în ZnO este un pas esențial pe drumul către construirea unor sisteme cuantice stabile și scalabile, promițând noi orizonturi în tehnologia informației.
