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Le potentiel du graphène dans l’informatique quantique est prometteur

Une nouvelle recherche publiée dans Physical review letter décrit comment les électrons se déplacent à travers deux configurations différentes de graphène à deux couches, qui est une forme de carbone atomiquement mince.

Des résultats prometteurs pour faire progresser l’informatique et la communication quantiques

On a mené cette étude au Brookhaven National Laboratory, aux universités de Pennsylvania, New Hampshire, Stony Brook et Columbia. Les informations qui en résultent sont utilisées des chercheurs pour concevoir des plates-formes d’informatique quantique puissantes et sécurisées à l’avenir.

D’après Zhongwei Dai, premier co-auteur d’un postdoctorat à Brookhaven, les puces informatiques d’aujourd’hui sont basées sur la connaissance de la façon dont les électrons se déplacent dans les semi-conducteurs, en particulier le silicium. Mais les propriétés physiques du silicium atteignent leurs limites physiques dans la façon dont les petits transistors peuvent être fabriqués. Quantum rétrécit dans les matériaux bidimensionnels. Comprendre le fonctionnement à petite échelle de quelques nanomètres dans une autre dimension déclencherait une autre façon d’utiliser les électrons.

Concevoir un matériau de quelques nanomètres confine les électrons dans un espace de dimensions similaire à sa longueur d’onde. Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé le graphène. Le but étant d’observer ces effets de confinement sur les électrons et les photons, ou particules de lumière.

La collaboration Pen – Brookhaven

Ce travail s’est appuyé sur deux avancées que l’on a développées respectivement à Penn et Brookhaven. Les chercheurs de Pen ont utilisé leurs propres gradients-alliage A substrat de croissance. Ces derniers ont servi pour la croissance du graphène avec trois structures de domaine différentes. On citera la simple couche, la double couche de Bernalstack, et double couche torsadée. Ensuite, le matériau de graphène a été transféré sur un substrat spécial développé à Brookhaven. Cela a permis aux chercheurs d’étudier à la fois les résonances électroniques et optiques du système.

Selon Charlie Johnson, actuellement à l’Université chinoise de Hong Kong, c’est une excellente collaboration. Combiner les fonctionnalités de Brookhaven et de Pen engendrera des découvertes importantes qu’on ne peut faire seul.

Un lien entre mode de déplacement et états de résonnance

Les chercheurs ont pu détecter les résonances intercouches électroniques et optiques. Ils ont notamment découvert que dans ces états de résonance, les électrons se déplacent d’avant en arrière à travers l’interface 2D à la même fréquence. Leurs résultats suggèrent également que la distance entre les deux couches augmente de manière significative dans une configuration torsadée. Cela affecte la façon dont les électrons se déplacent en raison des interactions intercouches. Ils ont également constaté que la torsion d’une des couches de graphène de 30 ° décale la résonance vers des énergies plus basses.

JulekSadowski, co-auteur de Brookhavena déclaré que les appareils faits de graphène en rotation peuvent avoir des propriétés très intéressantes et inattendues en raison du grand espacement entre les électrons qui peuvent se déplacer.À l’avenir, les chercheurs utiliseront du graphène torsadé pour construire de nouveaux dispositifs. En même temps, sur la base des résultats de cette étude, l’ajout de divers matériaux à la structure de graphène en couches se traduira par des propriétés électroniques et optiques en aval.

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