گروهی از محققان انجمن تحقیقات ملی کانادا موفق به طراحی یک مدار چندالکترونی متشکل از سه نقطه کوانتومی شده‌اند و نشان داده‌اند که می‌توان این سه نقطه را به صورت رزونانسی تنظیم کرد.
طراحی نقاط کوانتومی سه‌تایی
با وجودی که نقاط کوانتومی از دهه ۸۰ میلادی وجود داشته‌اند، اما دانشمندان در دهه اخیر توانستند نقاط کوانتومی منفرد چندالکترونی را به صورت واقعی تولید کنند. این نقاط کوانتومی محققان را قادر می‌سازند که بتوانند اسپین‌های کوانتومی را دستکاری کنند؛ می‌توان از این اسپین‌های کوانتومی به عنوان بیت های کوانتومی در کاربردهای مربوط به اطلاعات کوانتومی استفاده کرد. حال گروهی از محققان انجمن تحقیقات ملی کانادا موفق به طراحی یک مدار چندالکترونی متشکل از سه نقطه کوانتومی شده‌اند و نشان داده‌اند که می‌توان این سه نقطه را به حالت رزونانسی تنظیم کرد.
آنگونه که این دانشمندان در مقاله منتشر شده توضیح داده‌اند، این طراحی نقطه کوانتومی سه‌تایی می‌تواند در تحقیقات مربوط به نقاط کوانتومی که در آن دانستن تعداد دقیق الکترون‌ها مهم است، مفید باشد. همچنین در آینده می‌توان از این نوع طراحی در ابزارهای اطلاعات کوانتومی که از بیت‌های کوانتومی اسپین الکترونی بهره می‌برند، استفاده کرد.
لوئیس گائودریو یکی از پژوهشگران این تحقیق می‌گوید: « برای برخی از عملکردهای مربوط به اطلاعات کوانتومی، همچون اتوبوس اسپینی که برای انتقال پیوسته اطلاعات اسپینی در طول یک مدار استفاده می‌شود، رزونانس هر سه نقطه کوانتومی لازم است».
این گروه چندین نوع طراحی را مورد بررسی قرار دادند، اما تنظیم‌پذیری نسخه‌های اولیه به عنوان نقاط کوانتومی سه‌تایی در حد مورد نیاز نبود. آنها در نهایت به یک طراحی مناسب رسیدند که در آن می‌توانستند یک تا سه الکترون را در نقطه مرکزی ایزوله کرده و در دونقطه بیرونی، محدوده وسیعی از الکترون‌ها را قرار داد.
دانشمندان برای نشان دادن تنظیم‌پذیری مورد نیاز این مدار، ولتاژ گیت را به نحوی تنظیم کردند که هر سه نقطه نسبت به یکدیگر حالت رزونانسی داشته باشند. این نقاط به نام نقاط چهارتایی یا کوادروپل نامیده می‌شوند.
گائودریو می‌گوید: «رفتن از نقاط کوانتومی دوتایی که در چندین آزمایشگاه مطالعه شده‌اند، به نقاط کوانتومی سه‌تایی، گامی مهم‌تر از تنها افزودن یک کیوبیت اسپینی اضافی به شمار می‌آید. مفاهیم زیادی همچون اثبات گیرافتادن (entanglement)) و اجرای الگوریتم‌های کوانتومی ساده وجود دارند که به نقاط کوانتومی سه‌تایی نیاز دارند».
او می‌افزاید: «برنامه نهایی ما این است که از این ابزار برای اجرای کاربردهای اطلاعات کوانتومی ساده استفاده کنیم، اما نخستین گام برای این کار این است که نشان دهیم می‌توانیم اسپین‌ها را در چنین مدار پیچیده‌ای دستکاری کنیم. همچنین یکی دیگر از مفاهیم جذابی که در حال مطالعه با استفاده از این ابزار هستیم، backaction است، یعنی روشی که در آن خودِ فرایند اندازه‌گیری موجب اثرگذاری روی نتایج می‌شود».
نتایج این تحقیق در مجله Applied Physics Letters منتشر شده است.
