పరిశోధకులు విజయవంతంగా జింక్ ఆక్సైడ్ (ZnO) హెటెరోస్ట్రక్చర్లలో ఎలక్ట్రికల్‌గా నిర్వచించిన క్వాంటం డాట్‌లను సృష్టించారు, ఇది క్వాంటం టెక్నాలజీల అభివృద్ధిలో ఒక ముఖ్యమైన మైలురాయిని సూచిస్తుంది.
వారి పురోగతికి సంబంధించిన వివరాలు జర్నల్‌లో ప్రచురించబడ్డాయి నేచర్ కమ్యూనికేషన్స్ నవంబర్ 7, 2024న.
క్వాంటం చుక్కలు, నానోమీటర్-స్కేల్ స్పేస్‌లలో ఎలక్ట్రాన్‌లను ట్రాప్ చేయగల చిన్న సెమీకండక్టర్ నిర్మాణాలు, క్వాంటం కంప్యూటింగ్‌లో క్విట్‌లుగా పనిచేయగల సామర్థ్యం కోసం చాలా కాలంగా అధ్యయనం చేయబడ్డాయి. ఈ చుక్కలు క్వాంటం కంప్యూటింగ్‌కు కీలకమైనవి ఎందుకంటే అవి ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవర్తనను నియంత్రించడానికి శాస్త్రవేత్తలను అనుమతిస్తాయి, పైపుల ద్వారా ప్రవహించే నీటి ప్రవాహాన్ని ఒక కండక్టర్ ఎలా నియంత్రించవచ్చో అదేవిధంగా.
ఇప్పటి వరకు, చాలా పరిశోధనలు గాలియం ఆర్సెనైడ్ (GaAs) మరియు సిలికాన్ వంటి పదార్థాలపై దృష్టి సారించాయి. అయినప్పటికీ, జింక్ ఆక్సైడ్, దాని బలమైన ఎలక్ట్రాన్ సహసంబంధం మరియు అద్భుతమైన స్పిన్ క్వాంటం కోహెరెన్స్‌కు పేరుగాంచిన పదార్థం, ఎలక్ట్రికల్‌గా నిర్వచించబడిన క్వాంటం డాట్‌లలో ఉపయోగం కోసం ఇంకా అన్వేషించబడలేదు, అనగా, విద్యుత్ పద్ధతులను ఉపయోగించి సృష్టించబడిన మరియు నియంత్రించబడేవి.
ఈ అధ్యయనంలో, పరిశోధనా బృందం ఖచ్చితమైన వోల్టేజ్ నియంత్రణను ఉపయోగించి జింక్ ఆక్సైడ్‌లోని క్వాంటం చుక్కల అంతర్గత స్థితులను మార్చగలిగింది — సిగ్నల్‌ను చక్కగా ట్యూన్ చేయడానికి రేడియోలో డయల్‌లను సర్దుబాటు చేయడం వంటివి. ఈ ఆవిష్కరణ క్వాంటం చుక్కల యొక్క ముఖ్య లక్షణం అయిన కూలంబ్ డైమండ్‌ను గమనించడానికి వారిని అనుమతించింది, లోపల చిక్కుకున్న ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవర్తనపై అంతర్దృష్టులను అందిస్తుంది.
“కూలంబ్ డైమండ్ ప్రతి క్వాంటం డాట్ యొక్క ప్రత్యేకమైన ‘వ్యక్తిత్వాన్ని’ గుర్తించడంలో సహాయపడే వేలిముద్ర లాంటిది” అని టోహోకు విశ్వవిద్యాలయంలో అసోసియేట్ ప్రొఫెసర్ మరియు పేపర్ యొక్క సంబంధిత రచయిత టోమోహిరో ఒట్సుకా అభిప్రాయపడ్డారు. “జింక్ ఆక్సైడ్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా, మేము క్వాంటం కంప్యూటింగ్‌కు మూలస్తంభమైన సమర్థవంతమైన మరియు స్థిరమైన క్విట్‌లను అభివృద్ధి చేసే కొత్త సరిహద్దులను తెరుస్తున్నాము.”
జింక్ ఆక్సైడ్ క్వాంటం చుక్కలలో కొండో ప్రభావాన్ని కనుగొనడం ఈ అధ్యయనం యొక్క అత్యంత విశేషమైన అన్వేషణలలో ఒకటి. కొండో ప్రభావం, ఎలక్ట్రాన్ పరస్పర చర్యలు ప్రసరణను సృష్టించే క్వాంటం దృగ్విషయం, సాధారణంగా క్వాంటం డాట్‌లోని ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అయినప్పటికీ, జింక్ ఆక్సైడ్‌లో, ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య సాధారణ నమూనాకు సరిపోనప్పుడు కూడా పరిశోధకులు ఈ ప్రభావాన్ని గమనించారు. ఈ కొత్త ప్రవర్తన, పదార్థం యొక్క బలమైన ఎలక్ట్రాన్ సహసంబంధానికి అనుసంధానించబడి, జింక్ ఆక్సైడ్-ఆధారిత క్వాంటం పరికరాలకు సంక్లిష్టత మరియు సంభావ్యత యొక్క మరొక పొరను జోడిస్తుంది.
“మేము గమనించిన కొండో ప్రభావం GaAs వంటి ఇతర సెమీకండక్టర్లలో మనం సాధారణంగా చూసే దానికంటే భిన్నంగా ఉంటుంది” అని ఒట్సుకా జతచేస్తుంది. “ఈ వ్యత్యాసం ఈ కొత్త మెటీరియల్‌లో ఎలక్ట్రాన్ ప్రవర్తనను బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి మరియు క్విట్‌లను నియంత్రించే మరియు మార్చగల మన సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడంలో మాకు సహాయపడుతుంది.”
ముందుకు చూస్తే, ఆచరణాత్మక క్వాంటం పరికరాలను అభివృద్ధి చేయడానికి ఈ కొత్త ఫలితాలను ఉపయోగించడంపై బృందం దృష్టి సారించింది.
