量子岛网格可以揭示强大技术的秘密

美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究人员创建了由称为量子点的微小原子团组成的网格，并研究了当电子潜入这些原子岛群岛时会发生什么。在这些相对简单的设置中测量电子的行为有望深入了解电子在复杂的现实世界材料中的行为，并可以帮助研究人员设计设备，使强大的量子计算机和其他创新技术成为可能。

在NatureCommunications上发表的工作中，研究人员制作了多个3×3精确间隔的量子点网格，每个网格包含一到三个磷原子。连接到网格的是电线和其他使电子能够流过它们的组件。网格提供了电子可以在近乎理想的、教科书般的条件下运行的运动场，不受现实世界材料的混杂影响。

研究人员将电子注入网格并观察它们在研究人员改变条件(例如点之间的间距)时的行为。对于点靠近的网格，电子往往会散开并像波浪一样起作用，基本上同时存在于多个地方。当点相距很远时，它们有时会被困在单个点中，就像绝缘材料中的电子一样。

网格的高级版本将使研究人员能够研究电子在可控环境中的行为，其详细程度是世界上最强大的传统计算机无法准确模拟的。它将打开通往成熟的“模拟量子模拟器”的大门，从而解开高温超导体等奇异材料的秘密。它还可以提供有关如何通过控制量子点阵列的几何形状来创建材料(例如拓扑绝缘体)的提示。

在刚刚发表在ACSNano上的相关工作中，相同的NIST研究人员改进了他们的制造方法，因此他们现在可以可靠地创建一系列相同的、等间距的点，每个点只有一个原子，从而为完全精确的量子模拟器提供更理想的环境.研究人员着眼于制造这样一个具有更大量子点网格的模拟器：一个5x5的点阵列可以产生丰富的电子行为，即使是最先进的超级计算机也无法模拟。