Una colaboración liderada por la UNSW ha descubierto que la eliminación del dopaje aleatorio en dispositivos electrónicos cuánticos mejora drásticamente su reproducibilidad, un requisito clave para aplicaciones futuras como el procesamiento de información cuántica y la espintrónica.

El desafío de la reproducibilidad cuántica

El desafío de fabricar dispositivos cuánticos es que, hasta ahora, no ha sido posible hacer dos transistores cuánticos que muestren características de rendimiento idénticas.

Aunque los dispositivos parecen idénticos físicamente, su rendimiento eléctrico puede variar drásticamente de un dispositivo a otro. Esto hace que la integración de múltiples componentes cuánticos en un circuito cuántico completo sea un desafío.

En el nuevo, Estudio dirigido por UNSW, Los investigadores muestran que el problema proviene de la posición espacial aleatoria de los dopantes en los dispositivos cuánticos.

El enfoque convencional para hacer que los semiconductores conduzcan electricidad es doparlos químicamente con otro elemento. Por ejemplo, una cantidad muy pequeña de átomos de fósforo añadidos al silicio produce un exceso de electrones libres, permitiendo que fluya una corriente eléctrica

Pero en los dispositivos cuánticos a nanoescala, el posicionamiento aleatorio de estos dopantes significa que no hay dos dispositivos que muestren características idénticas.

El equipo liderado por la UNSW trabajó con colaboradores en Cambridge para demostrar que eliminar los dopantes por completo hace que los dispositivos cuánticos sean dramáticamente más reproducibles.

El autor principal Ashwin Srinivasan comentó:"La ganancia eléctrica de los transistores de contacto de punto cuántico sin dopar es hasta tres veces más uniforme para el nuevo enfoque, en comparación con los dispositivos dopados convencionales ".

Profesor Hamilton, jefe del laboratorio de dispositivos cuánticos en UNSW, Sydney, dijo:"Habíamos sospechado que eliminar el dopaje aleatorio mejoraría la reproducibilidad del dispositivo, pero los resultados fueron mucho mejores de lo que esperábamos. Ashwin hizo nueve dispositivos, y todos mostraron propiedades cuánticas y rendimiento eléctrico idénticos. Nunca había visto algo así antes. Este trabajo muestra que es posible fabricar dispositivos cuánticos de forma reproducible ".

La mejora de la reproducibilidad de los dispositivos cuánticos con arquitecturas completamente sin dopar se publicó en Letras de física aplicada .