محققان دانشگاه Pittsburgh روشی برای تولید جزایر نیمه‌هادی با اندازه کوچک‌تر از ۱۰ نانومتر، به نام نقاط کوانتومی توسعه داده‌اند. این جزایر که از ژرمانیوم ساخته شده و با دقت ۲ نانومتر بر روی یک سطح سیلیکونی قرار گرفته‌اند، می‌توانند یک تک‌الکترون را محدود نمایند.
پیش به سوی رایانه‌های کوانتومی
محققان دانشگاه Pittsburgh روشی برای تولید جزایر نیمه‌هادی با اندازه کوچک‌تر از ۱۰ نانومتر، به نام نقاط کوانتومی توسعه داده‌اند. این جزایر که از ژرمانیوم ساخته شده و با دقت ۲ نانومتر بر روی یک سطح سیلیکونی قرار گرفته‌اند، می‌توانند یک تک‌الکترون را محدود نمایند.
Jeremy Levy، استاد فیزیک و ستاره‌شناسی دانشگاه Pittsburgh و مدیر «مرکز مواد نیمه‌هادی اکسیدی برای محاسبات کوانتومی» در این دانشگاه، می‌گوید: «ما بر این باوریم که این پیشرفت، ما را به هدف اصلی خود یعنی ساخت رایانه‌های کوانتومی نزدیک‌تر می‌کند».
رایانه‌های کوانتومی هنوز وجود ندارند، اما می‌دانیم که این رایانه‌ها می‌توانند از تمام سیستم‌های کدگذاری که اکنون در اینترنت استفاده می‌شوند، پیشی بگیرند. همچنین این رایانه‌ها قادرند مهم‌ترین معادله موجود در فیزیک کوانتومی را به شکل موثری حل نمایند: معادله شرودینگر که وابستگی زمانی سیستم‌های مکانیک کوانتومی را توصیف می‌کند. بنابراین اگر رایانه‌های کوانتومی تولید شوند، می‌توانند اثری همچون تولید ترانزیستور بر جای بگذارند.
الکترون‌ها خصوصیتی به نام اسپین دارند که می‌تواند در دو جهت ساعت‌گرد یا خلاف ساعت‌گرد باشد. به دلیل طبیعت مکانیک کوانتومی آنها، الکترون‌ها می‌توانند در یک زمان در هر دوجهت چرخش نمایند. این خصوصیت عجیب این امکان را ایجاد می‌نماید که بتوان از اسپین به عنوان «بیت کوانتومی» در یک رایانه کوانتومی بهره برد. قابلیت محدودسازی الکترون‌های منفرد برای عملکرد رایانه‌های کوانتومی یک امر ضروری می‌باشد. در فناوری رایانه‌ای معمول، گروهی (Puddles) از الکترون‌ها برای این منظور استفاده می‌شوند.
Levy می‌گوید؛ گام بعدی، انجام اندازه‌گیری‌های الکترونیکی و نوری در این مواد می‌باشد تا ثابت نماییم که درون هر نقطه کوانتومی یک الکترون وجود دارد و بتوانیم زوج شدن اسپین الکترون‌های مجاور را روبش نماییم. «اکنون ما به دلیل داشتن کنترل بر روی فضا و اندازه قادریم این کار را انجام دهیم».
نتایج به دست آمده توسط Levy و همکارانش مثال‌هایی از تحقیقات بنیادی نانو می‌باشند که شامل دستکاری ویژگی‌ها در کوچک‌ترین مقیاس (۱ تا ۲۰ نانومتر) است.
دانشگاه Pittsburgh سرمایه‌گذاری زیادی بر روی تحقیقات نانومقیاس انجام داده است. آنها ابتدا موسسه علوم و مهندسی نانو (INSE) را تاسیس نمودند و سپس مرکز تسهیلات ساخت و تعیین مشخصات نانومقیاس را راه‌اندازی کردند. این مرکز دارای امکاناتی همچون لیتوگرافی اشعه الکترونی، میکروسکوپ الکترون عبوری، و محیط‌های کاملاً تمیز پیشرفته می‌باشد. INSE یک سازمان میان‌رشته‌ای یکپارچه است که تحقیقات انجام شده در زمینه علوم و مهندسی نانو، و همچنین امکانات لازم برای این کار را در یک جا گرد هم می‌آورد.
Levyو همکارانش نتایج کار خود را در مجله Applied Physics Letters منتشر نموده‌اند
