[News] Transporter l’information stockée sur un électron unique

L'étude des phénomènes naturels...

Modérateur : Modérateurs

Redbran
Messages : 806
Inscription : 16/05/2015 - 10:01:33
Activité : Profession libérale ou Indépendant

[News] Transporter l’information stockée sur un électron unique

Message par Redbran » 03/02/2017 - 12:00:55

Des physiciens viennent de réaliser un canal permettant de transférer un électron unique entre deux boites quantiques distantes de 4 micromètres sans perdre l’information stockée sur ce dernier.

Un électron unique piégé dans une nanostructure semi-conductrice constitue une mémoire magnétique élémentaire pour stocker un bit d’information quantique. Cette mémoire est bien protégée par son environnement solide, mais si l’on souhaite l’utiliser pour communiquer ou calculer, encore faut-il être capable de déplacer cette information en la préservant. Jusqu’à présent, cela n’était possible qu’à l’échelle de quelques centaines de nanomètres et nécessitait le contrôle complexe de réseaux de boîtes quantiques couplées par effet tunnel.

Des physiciens de l’Institut Néel (CNRS) en collaboration avec des chercheurs japonais et allemands viennent de concevoir et réaliser un dispositif permettant de transférer l’information stockée sur le spin d’un électron unique entre deux boites quantiques distantes de 4 microns. Ils ont pour cela réalisé un canal vide d’électron entre deux boites semi-conductrices et propulsé dans ce canal l’électron stocké dans l’une des deux boites à l’aide d’une onde acoustique de surface. La durée de transfert, de l’ordre la nanoseconde, est alors assez rapide pour que l’information portée par l’électron ne soit pas détruite par les mécanismes de relaxation et de décohérence. Ce travail est publié dans la revue Nature Nanotechnology.


Illustration du transfert d’un électron unique assisté par une onde acoustique de surface. Des grilles métalliques, de quelques dizaines de nanomètre de largeur, permettent de définir deux boîtes quantiques connectées par un canal unidimensionnel dans lequel se propage l’électron. © Benoit Bertrand - NEEL
Pour réaliser leurs boites quantiques, les chercheurs ont déposé de fines grilles d’or à la surface d’une couche d’arséniure de gallium et d’aluminium (AlGaAs) déposée sur un substrat d’arséniure de gallium (GaAs). Ils piègent ainsi des électrons se déplaçant librement à l’interface entre les deux matériaux semi-conducteurs à l’aide du potentiel électrostatique créé par les grilles. Ce dispositif leur permet aussi de réaliser in situ un électromètre qui leur permet de mesurer simultanément la présence d’un électron dans la boite et son état de spin.

Des travaux antérieurs avaient déjà permis aux physiciens de conserver pendant quelques millisecondes une information de spin stockée sur un électron unique et piégé. Pour transférer cet électron entre deux boites, les chercheurs ont utilisé le même principe de grille électrostatique pour réaliser un canal quasi unidimensionnel et vide d’électrons entre deux boites quantiques statiques et séparées de 4 micromètres. L’électron se déplace alors dans des boites quantiques en mouvement générées dans le canal par effet piézoélectrique grâce à l’envoi contrôlé d’onde acoustique de surface à une fréquence de 2.6 GHz. L’électron se déplace alors à la vitesse du son et met 1.3 ns pour passer d’une boite quantique à l’autre. La procédure complète de transfert d’information à l’aide d’électrons uniques revient alors à stocker une information de spin dans l’électron initialement piégé dans la première boite quantique statique, à l’injecter dans une boite quantique en mouvement afin de le transférer dans la seconde boite statique. Finalement, le spin de l’électron est mesuré dans cette seconde boite quantique.

En répétant cette procédure une dizaine de milliers de fois, les physiciens ont quantifié la fidélité du transfert d’information. Celle-ci approche actuellement les 65 %. Elle est limitée pour l’instant par des processus de dépolarisation de spin principalement actif au cours l’injection entre boites quantiques statiques et en mouvement.

Référece publication:
Fast spin information transfer between distant quantum dots using individual electrons
B. Betrand, S. Hermelin, S. Takada, M. Yamamoto, S. Tarucha, A. Ludwig, A. D. Wieck, C. Bäuerle et T. Meunier
Nature Nanotechnology (2016), doi:10.1038/nnano.2016.82

Contact chercheur:
Tristan Meunier, chargé de recherche CNRS

Source: CNRS-INP

Avatar de l’utilisateur
buck
Messages : 5054
Inscription : 02/12/2006 - 13:22:55
Activité : Ingénieur
Localisation : Graz

Re: [News] Transporter l’information stockée sur un électron unique

Message par buck » 03/02/2017 - 14:13:35

Pour réaliser leurs boites quantiques, les chercheurs ont déposé de fines grilles d’or à la surface d’une couche d’arséniure de gallium et d’aluminium (AlGaAs) déposée sur un substrat d’arséniure de gallium (GaAs). Ils piègent ainsi des électrons se déplaçant librement à l’interface entre les deux matériaux semi-conducteurs à l’aide du potentiel électrostatique créé par les grilles.
Ils ont reussi a tordre suffisament la bande de valence pour pouvoir capter un elecron ? pas mal en effet.
Cette methode sert en optoelectronique, ou on joue sur la disposition cristaline et le rapport stochiometrique des materiaux utilises pour que la continuite des bandes de conduction et de valence soit preservee et que l'on cree un puit dans la bande de conduction (et de valence histoire de garder le gap entre les 2) pour que des niveaux quantiques d'energie stables se creent. Ce qui revient avoir des photons dans ce puit. Ici le puit doit etre plus profond pour y stocker un electron a priori. On garde l'arrangement suivant un plan ou une ligne et on cree une interconnexion
"Le soleil, avec toutes ces planetes qui gravitent sous sa gouverne, prend encore le temps de murir une grappe de raisin, comme s'il n'y avait rien de plus important. " Galilee

Avatar de l’utilisateur
cisou9
Messages : 9195
Inscription : 12/03/2006 - 15:43:01
Activité : Retraité
Localisation : Pertuis en Lubéron
Contact :

Re: [News] Transporter l’information stockée sur un électron unique

Message par cisou9 » 04/02/2017 - 17:46:28

_____ :_salut:
L'AsGa est un drôle de souvenir pour moi.
À l'époque je travaillais dans le service des basses température et on mesurais la conductivité de différents matériaux entre 1,2K et 50mK
Je monte mon échantillon démarre mon réfrigérateur à dilution en fin de matinée et pendant le repas de midi il fonctionne vers 14h30 il est toujours à 45mK. Et la il est supérieure à 1K j'arrête la manipe pensant qu'elle déconne et remonte l'échantillon le lendemain kif kif; c'était du à la mauvaise conduction de l'échantillon et le besoin de beaucoup d'énergie pour le refroidir. :lol: ___
Un homme est heureux tant qu'il décide de l'être et nul ne peux l'en empêcher.
Alexandre Soljenitsyne.

Répondre