Создан эффективный клапан для электронных спинов

Исследователи из Базельского университета (Швейцария) вместе с коллегами из Instituto Nanoscienze-CNR в Пизе (Италия) разработали новую концепцию использования электронного спина для переключения тока в полупроводниковых устройствах. Полученные ими результаты были опубликованы в журнале Communications Physics.

Ученые создали два полупроводящих островка (квантовые точки), расположенные последовательно на одном нанопроводнике. На каждый из них индивидуально воздействовали магнитным полем, используя наномагниты. Контролируя эти наномагниты внешним поле, можно было заставить квантовую точку пропускать только электроны со спином, направленным вверх или вниз. Таким образом, нанопровод становился проницаемым для спинового тока в случае если обе квантовые точки установлены одинаково — в положение «вверх» или «вниз», и блокировался если они были настроены на разные направления спина.

Арунав Бордолой (Arunav Bordoloi), первый автор статьи, обнаружил, что этот метод дает спиновую поляризацию, близкую к теоретическому максимуму. «С помощью этой техники мы можем выбрать, разрешено ли одному электрону в заданном спиновом состоянии входить или выходить из квантовой системы — с эффективностью, намного большей, чем в обычных спиновых клапанах», — говорит он.

«В последние годы исследователи во всем мире убедились, насколько сложно изготовить спиновые клапаны, полезные для квантовой и наноэлектроники, — отметил куратор этого исследовательского проекта, д-р Андреас Баумгартнер (Andreas Baumgartner). — Теперь нам удалось их создать».

Этот новый подход к спинтронике делает возможными прямые измерения спиновых корреляций и спиновой запутанности и сможет пролить свет на многие старые и новые физические явления. В будущем эта концепция может даже помочь использовать спины электронов в качестве наименьшей информационной единицы (квантового бита) в квантовом компьютере.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365