2020年6月26日
来自巴塞尔，Bochum和哥本哈根的研究人员已经获得了对量子点能量状态的新见解。它们是半导体纳米结构，也是量子通信的有前途的构件。
通过实验，科学家证实了以前仅在理论上预测的量子点中的某些能量转变：所谓的辐射螺旋钻过程。
为了进行调查，巴塞尔和哥本哈根的研究人员使用了来自Ruhr-UniversitätBochum应用固态物理主席的团队的特殊样本。研究人员在期刊上报告了他们的结果自然纳米技术，于2020年6月15日在线发布。
锁定电荷载体
为了创建一个量子点，Bochum研究人员在晶体生长中使用自组织过程。在此过程中，它们产生了数十亿纳米尺寸的晶体，例如砷化胺。
在这些中，它们可以捕获电荷载体，例如单个电子。该结构对于量子通信很有趣，因为可以在电荷载体旋转的帮助下编码信息。对于此编码，有必要能够从外部操纵和阅读旋转。
在读数过程中，例如，量子信息可以印刷到光子的极化中。然后，这以光速进一步传递信息，可用于量子信息传输。
这就是为什么科学家感兴趣的原因，例如，当能量从外部从外部辐射到人工原子时，量子点中的确切发生了什么。
表现出的特殊能源过渡
原子由一个带正电荷的核心组成，该芯被一个或多个带负电荷的电子包围。当原子中的一个电子具有高能量时，它可以通过两个众所周知的过程减少其能量：在第一个过程中，能量以单个量子的光（光子）的形式释放，而其他电子不受影响。
第二种可能性是螺旋钻过程，高能电子将其所有能量提供给原子中的其他电子。这种效果是由Lise Meitner和Pierre Victor Auger在1922年发现的。
大约十年后，物理学家Felix Bloch理论上描述了第三种可能性：在所谓的辐射螺旋螺旋过程中，激发的电子通过将其转移到原子中的光量子和另一个电子来减少其能量。
半导体量子点在许多方面都类似于一个原子。但是，对于量子点，到目前为止，辐射螺旋钻过程仅在理论上进行了预测。现在，巴塞尔的研究人员已经实现了实验观察。
巴塞尔的研究人员MatthiasLöbl博士和Richard Warburton教授与Bochum和Copenhagen的同事一起观察到辐射螺旋钻过程的限制仅为一个光子和一个钻钻电子。
研究人员首次证明了辐射螺旋钻工艺与量子光学元件之间的联系。他们表明，具有辐射螺旋钻发射的量子光学测量可以用作研究单电子动力学的工具。
量子点的应用
使用辐射螺旋钻效应，科学家还可以精确确定量子点中单个电子可用的量子机械能水平的结构。到目前为止，这仅是通过与光学方法结合的计算间接的。现在已经取得了直接的证明。这有助于更好地理解量子机械系统。
为了找到适用于不同应用的理想量子点，必须回答以下问题：电子在充满活力的态度中保留了多少时间 - 什么能量水平形成量子点，以及如何通过手段影响这一点。制造过程 -
稳定环境中的不同量子点
该小组不仅观察到对砷酰胺半导体的量子点的影响。朱利安·里兹曼（Julian Ritzmann）博士，阿恩·路德维希（Arne Ludwig）博士和安德烈亚斯·维克（Andreas Wieck）教授的Bochum团队也成功地从Amiciconductor Gallium Arsenide生产了一个量子点。
在这两个材料系统中，Bochum的团队都达到了量子点的非常稳定的环境，这对于辐射螺旋钻过程是决定性的。多年来，Ruhr-UniversitätBochum的小组一直在研究稳定量子点的最佳条件。
来源：https://www.ruhr-uni-bochum.de/en