量子點是納米尺寸的盒子，因其性質(zhì)服從量子力學(xué)并且是開發(fā)先進電子和光子器件的必要條件而引起了納米技術(shù)的巨大科學(xué)興趣。在其形成期間自組裝的量子點作為納米電子器件中的可調(diào)光發(fā)射器特別有吸引力，并且由于其量子化的傳輸行為而研究量子物理學(xué)。重要的是開發(fā)一種測量單個自組裝量子點中的電荷以實現(xiàn)量子信息處理的方法; 然而，這很困難，因為測量所需的金屬電極可以屏蔽掉量子點的非常小的電荷。

該裝置使用連接到電極的兩個砷化銦(InAs)量子點制造，所述電極被故意縮小以最小化不期望的屏蔽效應(yīng)。

“器件中的兩個量子點顯示出顯著的電容耦合，”Haruki Kiyama說。“結(jié)果，一個點的單電子充電被檢測為另一個點的電流變化。”

傳感器量子點的電流響應(yīng)取決于目標(biāo)點中的電子數(shù)量。因此，該器件可用于量子點中單電子隧穿的實時檢測。檢測到進出目標(biāo)量子點的單個電子的隧穿事件，作為傳感器量子點中的高電流狀態(tài)和低電流狀態(tài)之間的切換。檢測這種隧道事件對于測量朝向電子自旋量子位的單個自旋非常重要。

“由于多種原因，感應(yīng)自組裝量子點中的單個電荷是令人興奮的，”Akira Oiwa解釋道。“實現(xiàn)單電子態(tài)電讀數(shù)的能力可以與光子學(xué)相結(jié)合，并用于量子通信。此外，我們的器件概念可以擴展到不同的材料和系統(tǒng)，以研究自組裝量子點的物理特性。”

使用自組裝量子點來檢測單電子事件的電子器件是一種新的策略，用于增加我們對量子點物理的理解，并有助于先進納米電子學(xué)和量子計算的發(fā)展。