Durchbruch bei der Messung der Quantenkohärenzzeit von Moiré-Exzitonen an der Universität Kyoto

BerlinForscher der Universität Kyoto haben einen bedeutenden Fortschritt in der Quanten-Technologie erzielt. Sie haben eine verbesserte Methode zur Messung der Quantenkohärenzzeit von Moiré-Exzitonen entwickelt. Moiré-Exzitonen sind Paarungen von Teilchen, bestehend aus einem Elektron und einem Loch, die in Mustern eingeschlossener, überlappender Materialien gefangen sind. Diese Exzitonen könnten in zukünftigen Nano-Halbleitern Anwendung finden.

Wichtige Erkenntnisse:

• Qubits sind die grundlegenden Bausteine von Quantencomputern.
• Die Funktionsweise von Qubits wird durch die Quantenkohärenzzeit beeinflusst.
• Moiré-Exzitonen könnten als Qubits dienen, waren jedoch aufgrund optischer Interferenzen schwer zu messen.
• Die Universität Kyoto isolierte Moiré-Exzitonen mithilfe von Elektronenstrahl-Mikrofabrikation und reaktiver Ionenätzung.
• Zur Messung ihrer Quantenkohärenzzeit wurde die Michelson-Interferometrie eingesetzt.

Qubits sind die Grundeinheiten von Quantencomputern und müssen sich in einem speziellen Zustand namens Quantenkohärenz befinden, um optimal zu funktionieren. Je länger sie in diesem Zustand bleiben, desto besser ihre Leistung. Wissenschaftler glauben, dass Moiré-Exzitonen als Qubits in zukünftigen winzigen Halbleitern verwendet werden könnten. Moiré-Exzitonen entstehen, wenn sich Elektronen-Loch-Paare in leicht verschobenen Mustern einfangen. Doch ihre genaue Messung ist schwierig wegen Beugungslimits und Interferenz von vielen Moiré-Exzitonen.

Wissenschaftler der Universität Kyoto haben das Problem durch die Nutzung von Elektronenstrahl-Mikrofabrikation und reaktivem Ionenätzen gelöst. Dies ermöglichte ihnen, einzelne Moiré-Exzitonen zu trennen. Anschließend setzten sie Michelson-Interferometrie ein, um die Emissionssignale dieser Exzitonen zu messen und deren Quantenkohärenzzeiten zu bestimmen.

Diese Entdeckung ist bedeutsam, da sie vielfältig anwendbar ist. Moiré-Exzitonen besitzen eine lang anhaltende Kohärenz, was entscheidend für die Verbesserung der Quantencomputer und anderer Quantentechnologien ist. Diese Exzitonen bleiben in Interferenzmustern stabiler, was Verluste reduziert. Mit dieser neuen Methode lassen sich fortgeschrittenere Quantenexperimente und -anwendungen unterstützen.

Die Universität Kyoto hat eine neue Methode entwickelt, um die Zeit zu messen, in der moiré-Exzitonen ihre Quantenkohärenz aufrechterhalten können. Dieser Fortschritt ist bedeutsam für Quanten-Technologien und könnte zu stabileren und effizienteren Quantencomputern führen, was viele wissenschaftliche Disziplinen und Branchen begünstigen würde. Die verbesserten Kohärenzzeiten und die präzisen Messtechniken lassen auf eine vielversprechende Zukunft für Quantencomputing und Nano-Halbleitertechnologie hoffen.