Los científicos de SANKEN en la Universidad de Osaka demostraron la lectura de estados multielectrónicos de espín polarizados compuestos por tres o cuatro electrones en un punto cuántico semiconductor. Al hacer uso del filtrado de espín causado por el efecto Hall cuántico, los investigadores pudieron mejorar métodos anteriores que solo podían resolver fácilmente dos electrones. Este trabajo puede conducir a computadoras cuánticas basadas en estados de alto espín de múltiples electrones.

A pesar del aumento casi inimaginable de la potencia de las computadoras durante los últimos 75 años, Incluso las máquinas más rápidas disponibles en la actualidad funcionan con el mismo principio básico que la colección original de tubos de vacío del tamaño de una habitación:la información todavía se procesa conduciendo electrones a través de circuitos basados ​​en su carga eléctrica. Sin embargo, los fabricantes de computadoras están alcanzando rápidamente el límite de lo que pueden lograr fácilmente con solo una carga, y nuevos métodos, como la computación cuántica, todavía no están preparados para ocupar su lugar. Un enfoque prometedor es utilizar el momento magnético intrínseco de los electrones, llamado "giro, "pero controlar y medir estos valores ha demostrado ser un gran desafío.

Ahora, un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de Osaka mostró cómo leer el estado de giro de múltiples electrones confinados a un pequeño punto cuántico fabricado a partir de galio y arsénico. Los puntos cuánticos actúan como átomos artificiales con propiedades que los científicos pueden ajustar cambiando su tamaño o composición. Sin embargo, las brechas en los niveles de energía generalmente se vuelven más pequeñas y más difíciles de resolver a medida que aumenta el número de electrones atrapados.

Para superar esto, el equipo aprovechó un fenómeno llamado efecto Hall cuántico. Cuando los electrones se limitan a dos dimensiones y se someten a un fuerte campo magnético, sus estados se cuantifican, por lo que sus niveles de energía solo pueden adquirir ciertos valores específicos. "Los métodos de lectura de espín anteriores solo podían manejar uno o dos electrones, pero usando el efecto Hall cuántico, pudimos resolver hasta cuatro electrones de espín polarizados, ", dice el primer autor Haruki Kiyama. Para evitar perturbaciones debidas a las fluctuaciones térmicas, los experimentos se realizaron a temperaturas extremadamente bajas, alrededor de 80 milikelvin. "Esta técnica de lectura puede allanar el camino hacia dispositivos de procesamiento de información cuántica basados ​​en espines más rápidos y de mayor capacidad con estados de espín de múltiples electrones, "dice el autor principal Akira Oiwa.