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Eine neue kohärente Einzelelektronenquelle

16.11.2007
Der elektrische Strom, der durch elektronische Anlagen läuft, ist das Ergebnis der Bewegung zehntausender Ladungen.

Mit der Miniaturisierung fortzufahren, bis jedes Elektron einzeln zu manipulieren ist, würde zu neuen Betriebsarten führen, bei denen die Quantenmechanik eine entscheidende Rolle spielt.

Ziel ist es also elektronische Anlagen zu entwickeln, die eine Manipulation der Quanteninformation ermöglichen (Kryptographie, Quantencomputer...).

Zu diesem Zweck hat die Physikgruppe für mesoskopische Systeme des Labors Pierre Aigrain die erste echtzeitkontrollierte Einzelelektronenquelle entwickelt, im Nanosekundenmaßstab, die Manipulationen in einem ballistischen Stromabnehmer ermöglichen könnte. Das Team hat hierfür eine Quantenbox genutzt, die eng mit dem Quantenleiter gekoppelt ist, und somit als Transmissionstunnelbarriere fungiert.

Die Versuche wurden in Zusammenarbeit mit dem Labor für Photonik und Nanostrukturen des französischen Zentrums für wissenschaftliche Forschung in Marcoussis (CNRS-Marcoussis) realisiert.

Durch die Veränderung des Potenzials der Quantenbox ist es möglich, die Ladungsmenge, die in den Stromkreislauf eingespeist wird, zu kontrollieren. Messungen des Einelektronenstroms in verschiedenen Zeit- und Frequenzbereichen haben deutlich die kontrollierte Einzelelektroneninjektion gezeigt und ermöglichten die Messung der Geschwindigkeit der Austrittszeiten in zwei Größenordnungen: 0,1 und 10ns. Durch die Nutzung einer Quelle oder durch die Kopplung mehrerer Quellen können neue Quantenexperimente mit Elektronen angedacht werden, ähnlich denen, die bereits mit Photonen durchgeführt wurden.

Kontakt:
Bernard Plaçais
@ placais@lpa.ens.fr
+33 1 44 32 34 56
http://www.lpa.ens.fr
Quelle: Une source cohérente d'électrons uniques, 10.2007
Redakteurin: Nadia Heshmati, nadia.heshmati@diplomatie.gouv.fr
Wissenschaft-Frankreich (N° 131 vom 16.11.2007)
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