NPL科學(xué)家針對半導(dǎo)體芯片中的單個電子進行可控對撞
來源：NPL新聞
這項實驗揭示的信息可用于創(chuàng)建量子傳感和信息處理所需的單電子器件。這項實驗發(fā)表在《自然納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）雜志上，研究了飛行電子對在微型半導(dǎo)體粒子對撞機中相遇時的相互作用。針對電子對撞的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行映射，這是探測給定環(huán)境中電子相互作用和電子量子性質(zhì)的一種很有效的方法。這項技術(shù)揭示了電子之間轉(zhuǎn)瞬即逝的靜電“推力”，其大小足以改變電子路徑。之前的實驗沒有揭示這種效應(yīng)，可能是因為每個注入電子周圍的電場通常會由于附近電荷的重新排列而“中和”。這項實驗之所以能激發(fā)庫侖排斥，是因為電子被注入到遠(yuǎn)離其他傳導(dǎo)電子的未屏蔽區(qū)域。
英國國家物理實驗室（NPL）高級科學(xué)家、論文第一作者Jonathan Fletcher解釋道：“相互作用發(fā)生在很短的時間量級上，只有幾皮秒，所以時間要求對這項實驗來說很有挑戰(zhàn)性。不論從物理學(xué)還是設(shè)備工程的角度來看，能夠見證這樣的基礎(chǔ)效應(yīng)，我真的很興奮?！?/span>在通過理論建立模型的過程中，研究團隊意識到，數(shù)據(jù)中存在的那些更微妙的細(xì)節(jié)可以通過考慮電子對在強磁場中的微觀行為來解釋。主管這項研究的NPL首席科學(xué)家Masaya Kataoka說：“如果電子到達時間稍微不匹配，對撞就不那么容易理解了，因為這些電子雖然相互排斥，但仍然遵循相似的軌跡。我們的模型確實能夠揭示這些效應(yīng)，這讓我們有信心認(rèn)為我們理解這些效應(yīng)。”若能利用電荷之間的庫侖相互作用，這將成為一種強大的方法，既可以實現(xiàn)器件的高速控制，還能創(chuàng)建量子電路元件所需的非線性效應(yīng)，這種基于電子量子光學(xué)的元器件有望成為量子傳感或信息處理的平臺。合作機構(gòu)：韓國高等科學(xué)技術(shù)研究院，西班牙跨學(xué)科復(fù)雜系統(tǒng)物理研究所（IFISC），以及劍橋大學(xué)
