Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

ETH-Forschung zu Halbleiterquantenstrukturen publiziert

09.05.2008
Physiker der ETH Zürich haben in einem Halbleitermaterial übereinanderliegende Quantenpunkte geschaffen, die einzelne Elektronen "fangen". Mit Lasern lassen sich diese Punkte nicht nur untersuchen, sondern auch energetisch beeinflussen.

Forscher der Quantum Photonics Group der ETH Zürich haben ein neues Halbleiter-System untersucht. Dazu "züchteten" sie einen Galliumarsenid-Kristall. Auf diesen brachten sie zwei Schichten aus Indium-Galliumarsenid auf, aus denen sich winzige Inseln - die Quantenpunkte - bildeten.

Die Inseln der zweiten Schicht wuchsen direkt über denjenigen der ersten Schicht. "Ein solcher Punkt ist wie ein künstliches Atom aber grösser, und zwei übereinanderliegende Punkte stellen ein künstliches Molekül dar", sagt Lucio Robledo, Erstautor der Studie, die in Science veröffentlicht wurde.

Das Forschungsteam unter der Leitung von Professor Ataç Imamoglu konnte in diesen Inseln einzelne Elektronen fangen. Jedes Elektron hat einen gewissen Spin, dreht sich also in einer Richtung um die eigene Achse und ist dadurch gewissermassen ein Quantenmagnet mit quantenmechanischen Eigenschaften. Vor einigen Jahren wurde vorgeschlagen, den Elektronenspin als Träger für Quanteninformationen zu nutzen.

... mehr zu:
»Photonic »Quantenpunkt »Quantum

Bei einem normalen Rechner sind die elementaren Informationen Bits, welche nur die Werte Null oder Eins haben. Quanten hingegen können beide Zustände gleichzeitig annehmen. Für das Elektron heisst das: es hat gleichzeitig zwei verschiedene Spinorientierungen. Die ETH-Forscher können den Spinzustand eines Elektrons mit hoher Zuverlässigkeit in eine bestimmte Richtung einstellen oder aber bei einem Elektron einen bestimmten Zustand auslesen, was in einer früheren Studie gezeigt wurde.

Um mit Quantensystemen rechnen zu können, muss man mehrere Quantenpunkte kontrolliert koppeln können. Die Forscher der Quantum Photonics Group arbeiten deshalb mit einem System aus zwei übereinanderliegenden Quantenpunkten. Die Inseln dienen nun nicht nur als Elektronenfalle, sie beeinflussen sich auch gegenseitig. Den ETH-Physikern ist es jetzt gelungen, die Zustände der gefangenen Elektronen von aussen her mit einem Laser zu kontrollieren. "Wir haben einen Weg gefunden, wie Quantenpunkte dazu gebracht werden können auf kontrollierte Art und Weise miteinander in eine Wechselwirkung zu treten und zu kommunizieren", sagt Robledo.

Die Quantum Photonics Group erreichte mit den neuen Halbleiterquantenstrukturen einen wichtigen Fortschritt in der optischen Manipulation von gekoppelten Quantenpunkten. Trotz dieser beeindruckenden Erfolge zögert Professsor Ataç Imamoglu, die Quantenpunkte als den vielversprechendsten Weg zum Quantencomputer zu sehen, da noch eine Menge physikalische Probleme gelöst werden müssen. So fehlt beispielsweise noch ein detailliertes Verständnis der Wechselwirkungen zwischen den Quantenpunkten und ihrer Umgebung. Ausserdem müsste ein Quantencomputer tausende anstelle der zwei Quantenbits vereinen - für diese Herausforderung müsse bei Quantenpunkten erst noch eine Lösung gefunden werden.

Weitere Informationen:
Lucio Robledo
ETH Zürich
Quantum Photonics Group
Telefon +41 (0) 44 633 27 50
robledo@phys.ethz.ch
Originalbeitrag:
Robledo, L. et al. (2008): Conditional Dynamics of Interacting Quantum Dots, Science online, publiziert am 9.5.2008, DOI: 10.1126/science.1155374

Franziska Schmid | idw
Weitere Informationen:
http://www.ethz.ch

Weitere Berichte zu: Photonic Quantenpunkt Quantum

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin
23.01.2017 | Ferdinand-Braun-Institut Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik

nachricht Einblicke ins Atom
23.01.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Forscher spinnen künstliche Seide aus Kuhmolke

Ein schwedisch-deutsches Forscherteam hat bei DESY einen zentralen Prozess für die künstliche Produktion von Seide entschlüsselt. Mit Hilfe von intensivem Röntgenlicht konnten die Wissenschaftler beobachten, wie sich kleine Proteinstückchen – sogenannte Fibrillen – zu einem Faden verhaken. Dabei zeigte sich, dass die längsten Proteinfibrillen überraschenderweise als Ausgangsmaterial schlechter geeignet sind als Proteinfibrillen minderer Qualität. Das Team um Dr. Christofer Lendel und Dr. Fredrik Lundell von der Königlich-Technischen Hochschule (KTH) Stockholm stellt seine Ergebnisse in den „Proceedings“ der US-Akademie der Wissenschaften vor.

Seide ist ein begehrtes Material mit vielen erstaunlichen Eigenschaften: Sie ist ultraleicht, belastbarer als manches Metall und kann extrem elastisch sein....

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Gehirn und Immunsystem beim Schlaganfall – Neueste Erkenntnisse zur Interaktion zweier Supersysteme

24.01.2017 | Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mikro-U-Boote für den Magen

24.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Echoortung - Lernen, den Raum zu hören

24.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

RWI/ISL-Containerumschlag-Index beendet das Jahr 2016 mit Rekordwert

24.01.2017 | Wirtschaft Finanzen