Квантовые точки: искусственные атомы, управляющие одиночными электронами
В 1980-х годах исследователи обнаружили, что если ограничить движение электрона в крошечной области размером в несколько нанометров, его энергия перестаёт быть непрерывной и становится дискретной, как у электронов в настоящем атоме. Такую наночастицу назвали квантовой точкой.
Изменяя размер квантовой точки, можно контролировать ширину энергетической щели между уровнями. А они определяют то, каким цветом светится квантовая точка. Например, маленькие точки светятся синим, а крупные — красным.
Интересным следствием этого эффекта стало рождение новой области оптоэлектроники: квантовые точки оказались идеальными излучателями света с точно настраиваемой длиной волны. Это свойство позволяет использовать их в QLED-телевизорах, где квантовые точки делают цвета ярче и насыщеннее, в биомедицинских маркерах, где они светятся разными цветами в зависимости от размера, и в солнечных батареях, повышая их эффективность.
Но настоящая революция происходит в квантовых вычислениях. Квантовую точку можно использовать как кубит, управляя одним-единственным электроном с помощью электрических полей, лазеров или микроволновых импульсов. В отличие от сверхпроводящих кубитов, которые требуют гигантских криостатов, квантовые точки могут работать при более высоких температурах и совместимы со стандартной кремниевой технологией.
Квантовые точки, открытые в 1980-х годах Алексеем Екимовым и Луисом Брюсом — это не только очень интересный с точки зрения фундаментальных исследований объект, но и полезный в народном хозяйстве. Их можно применять для создания практических квантовых компьютеров, сверхъярких дисплеев и молекулярных камер, способных отслеживать раковые клетки в реальном времени.
В 1980-х годах исследователи обнаружили, что если ограничить движение электрона в крошечной области размером в несколько нанометров, его энергия перестаёт быть непрерывной и становится дискретной, как у электронов в настоящем атоме. Такую наночастицу назвали квантовой точкой.
Изменяя размер квантовой точки, можно контролировать ширину энергетической щели между уровнями. А они определяют то, каким цветом светится квантовая точка. Например, маленькие точки светятся синим, а крупные — красным.
Интересным следствием этого эффекта стало рождение новой области оптоэлектроники: квантовые точки оказались идеальными излучателями света с точно настраиваемой длиной волны. Это свойство позволяет использовать их в QLED-телевизорах, где квантовые точки делают цвета ярче и насыщеннее, в биомедицинских маркерах, где они светятся разными цветами в зависимости от размера, и в солнечных батареях, повышая их эффективность.
Но настоящая революция происходит в квантовых вычислениях. Квантовую точку можно использовать как кубит, управляя одним-единственным электроном с помощью электрических полей, лазеров или микроволновых импульсов. В отличие от сверхпроводящих кубитов, которые требуют гигантских криостатов, квантовые точки могут работать при более высоких температурах и совместимы со стандартной кремниевой технологией.
Квантовые точки, открытые в 1980-х годах Алексеем Екимовым и Луисом Брюсом — это не только очень интересный с точки зрения фундаментальных исследований объект, но и полезный в народном хозяйстве. Их можно применять для создания практических квантовых компьютеров, сверхъярких дисплеев и молекулярных камер, способных отслеживать раковые клетки в реальном времени.