Các nhà khoa học Mỹ sử dụng vật liệu graphene 3D, dạng xoắn để cải thiện những hạn chế về khả năng tương tác điện cực của chip lượng tử.
Vật liệu graphene cấu trúc hình lục giác, có thể cải thiện hạn chế của chất bán dẫn silicon trong chip lượng tử. (Ảnh: Scitech Daily).
Nhóm nghiên cứu Đại học Pennsylvania (Mỹ) đã phát triển thành công loại vật liệu graphene ba chiều nhằm cải thiện những hạn chế về vật lý của silicon trong các chip lượng tử.
Silicon được sử dụng làm chất bán dẫn, làm nhiệm vụ di chuyển electron trong các chip lượng tử. Tuy nhiên, khi thiết kế vật liệu này ở kích thước nhỏ vài nanomet, silicon làm hạn chế các điện cực trong các bước sóng, khiến các đặc tính điện tử và quang học bị thay đổi, hiện tượng này gọi là “kìm hãm lượng tử”.
Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng graphene để tìm cách cải thiện hạn chế này trong hạt electron. Cụ thể, giữa các lớp vật liệu graphene mỏng khoảng 0,5 nanomet xếp chồng lên nhau, nhóm sử dụng một chất nền hợp kim để kiểm soát tính cộng hưởng giữa điện tử và quang học của cả hệ thống, từ đó tăng khả năng trao đổi giữa các electron và nâng cao hiệu suất trong bộ chip.
TS Jurek Sadowski, thành viên nhóm nghiên cứu cho biết, để tăng không gian tương tác, nhóm nghiên cứu xoắn tròn lớp graphene khoảng 30 độ, nhờ vậy các điện tích dễ dàng di chuyển và tương tác. Đặc biệt, graphene hình lục giác có khả năng lấp đầy những lỗ hổng electron, vì vậy dễ dàng chuyển đổi một lượng lớn điện tích của bộ chip trong thời gian ngắn.
Nhóm nghiên cứu dự định tập trung nghiên cứu sâu về tác động của cấu trúc graphene trong từng phân lớp đến các đặc tính điện tử và quang học của chip, đồng thời dự định ra mắt sản phẩm lượng tử từ vật liệu graphene trong tương lai.