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 Nachwuchswissenschaftler der Universität Rostock erfinden einen Trichter für Lichtteilchen
27.03.2020 | Universität Rostock

nachricht Kraftmikroskopie - Das hält!
26.03.2020 | Ludwig-Maximilians-Universität München

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: Nachwuchswissenschaftler der Universität Rostock erfinden einen Trichter für Lichtteilchen

Physiker der Arbeitsgruppe von Professor Alexander Szameit an der Universität Rostock ist es in Zusammenarbeit mit Kollegen von der Universität Würzburg gelungen, einen „Trichter für Licht“ zu entwickeln, der bisher nicht geahnte Möglichkeiten zur Entwicklung von hypersensiblen Sensoren und neuen Technologien in der Informations- und Kommunikationstechnologie eröffnet. Die Forschungsergebnisse wurden jüngst im renommierten Fachblatt Science veröffentlicht.

Der Rostocker Physikprofessor Alexander Szameit befasst sich seit seinem Studium mit den quantenoptischen Eigenschaften von Licht und seiner Wechselwirkung mit...

Im Focus: Junior scientists at the University of Rostock invent a funnel for light

Together with their colleagues from the University of Würzburg, physicists from the group of Professor Alexander Szameit at the University of Rostock have devised a “funnel” for photons. Their discovery was recently published in the renowned journal Science and holds great promise for novel ultra-sensitive detectors as well as innovative applications in telecommunications and information processing.

The quantum-optical properties of light and its interaction with matter has fascinated the Rostock professor Alexander Szameit since College.

Im Focus: Künstliche Intelligenz findet das optimale Werkstoffrezept

Die möglichen Eigenschaften nanostrukturierter Schichten sind zahllos – wie aber ohne langes Experimentieren die optimale finden? Ein Team der Materialforschung der Ruhr-Universität Bochum (RUB) hat eine Abkürzung ausprobiert: Mit einem Machine-Learning-Algorithmus konnten die Forscher die strukturellen Eigenschaften einer solchen Schicht zuverlässig vorhersagen. Sie berichten in der neuen Fachzeitschrift „Communications Materials“ vom 26. März 2020.

Porös oder dicht, Säulen oder Fasern

Im Focus: Erdbeben auf Island über Telefonglasfaserkabel registriert

Am 12. März 2020, 10.26 Uhr, ereignete sich in Südwestisland, ca. 5 km nordöstlich von Grindavík, ein Erdbeben mit einer Magnitude von 4.7, während eines längeren Erdbebenschwarms. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ haben jetzt dort ein neues Verfahren zur Überwachung des Untergrunds mithilfe von Telefonglasfaserkabeln getestet.

Ein von GFZ-Forschenden aus den Sektionen „Oberflächennahe Geophysik“ und „Geoenergie“ durchgeführtes Online-Monitoring, das Glasfaserkabel des isländischen...

Im Focus: Quantenoptiker zwingen Lichtteilchen, sich wie Elektronen zu verhalten

Auf der Basis theoretischer Überlegungen von Physikern der Universität Greifswald ist es Mitarbeitern der AG Festkörperoptik um Professor Alexander Szameit an der Universität Rostock gelungen, photonische topologische Isolatoren als Lichtwellenleiter zu realisieren, in denen sich Photonen wie Elektronen verhalten, und somit fermionische Eigenschaften zeigen. Ihre Entdeckung wurde jüngst im renommierten Fachblatt „Nature Materials“ veröffentlicht.

Dass es elektronische topologische Isolatoren gibt – Festkörper die im Innern den elektrischen Strom nicht leiten, dafür aber umso besser über die Oberfläche –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

“4th Hybrid Materials and Structures 2020” findet web-basiert statt

26.03.2020 | Veranstaltungen

Wichtigste internationale Konferenz zu Learning Analytics findet statt – komplett online

23.03.2020 | Veranstaltungen

UN World Water Day 22 March: Water and climate change - How cities and their inhabitants can counter the consequences

17.03.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Weltweit einzigartig: Neue Anlage zur Untersuchung von biogener Schwefelsäurekorrosion in Betrieb

27.03.2020 | Architektur Bauwesen

Schutzmasken aus dem 3D-Drucker

27.03.2020 | Materialwissenschaften

Nachwuchswissenschaftler der Universität Rostock erfinden einen Trichter für Lichtteilchen

27.03.2020 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics