【大纪元2020年12月12日讯】（大纪元记者高文森编译报导）研究人员利用扫描隧道显微镜，第一次看到双层石墨烯上量子点的形态，为量子信息技术发展迈出了重要的一步。
禁锢在双层石墨烯量子点内的电子，是很有前景的量子信息技术平台。这项11月23日发表在《纳米快报》（Nano Letters）上的研究，加州大学圣克鲁斯分校的研究人员第一次直观显示双层石墨烯材料内量子点的形态，展示了被禁锢电子的波函数特征。
研究者之一物理学助理教授维拉斯科（Jairo Velasco）说：“虽然之前为发展量子信息技术开发这个系统（双层石墨烯量子点系统）做了很多工作，但是我们一直不知道电子在这些量子点内的形态。”
传统数字信息以0和1为基本编码单位，即数位比特，量子计算机的使用的量子数位在这两个编码基础上，还有一种既是0又是1的量子叠加态。这将大幅提升量子计算机处理信息的速度和能力。
从钻石到砷化镓，科学家在尝试多种不同的材料构建量子比特。双层石墨烯也是很有吸引力的一种，每一层石墨烯是由碳原子排成蜂窝晶体形态的二维结构。这种材料易于制造和操控，而且其中的量子点具有所有所需的特性。
维拉斯科说：“这种量子点具有受抑制的自旋退相干性、可控的量子自由度，以及可以由外加电压进行调整的这些特性，使它们成为近来新兴的量子信息技术平台，很有潜力。”
而了解在石墨烯材料内量子点的波形函数，是发展量子信息技术的关键基础之一。因为这个基本特性决定了量子信息处理过程的很多相关的特点，比如电子能谱、电子间的互动，以及电子和周围环境的绑定等。
研究人员从扫描隧道显微镜的成像上看到，“电场产生一道围墙，犹如一堵不可见的电子围栏，把电子禁锢在量子点内。”维拉斯科说。
量子点呈现一种三重对称的结构，即一个平面内每120度的形态是等同的。在“电子墙”内，出现三个尖峰形态。这出乎研究人员的意外，因为这与他们在单层石墨烯内看到的同心环形状完全不同。
“我们在单层石墨烯内看到对称的同心环，但是在双层石墨烯内的量子点却呈现三重对称形态。”维拉斯科说：“这些尖峰代表的是波函数的振幅高点。”
这项研究提供了开发基于这种系统的量子设备所需的重要信息。维拉斯科说：“我们对这种系统的了解又进了一步，为谜题的拼图又拼上一小块，结合其他同行的工作，我相信我们正朝着造出一个有用的系统的方向迈进。”◇
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