Вид структуры (а), а также спектр
тока одноэлектронного транзистора (b) и
осциллограммы тока (c, d)
Пронаблюдать процесс туннелирования
отдельных электронов сквозь квантовую точку в
реальном времени удалось известной команде из Bell
Labs, Lucent Technology, в которую входят L.Pfeiffer и K.W.West (рис.
1).
На правой половине показана квантовая
точка, “вырезанная” из двумерного газа с
помощью затворов, расположенных над ним. В правой
части расположен одноэлектронный транзистор с
центральным островком из алюминия. Ток
транзистора чувствителен к заряду квантовой
точки. Осциллограммы тока очень напоминают
телеграфный шум самого одноэлектронного
транзистора (SET), когда рядом с ним находится
центр, который то заряжается, то разряжается.
Действительно, настоящая работа, по сути,
воспроизводит уже известные результаты, но на
другом объекте (квантовая точка) и в другом
диапазоне частот (гораздо выше). Для этого выбран
радиочастотный SET. Отличие еще и в том, что в
данном случае туннелирование электронов строго
периодично.
Работа является хорошим поводом, чтобы
упомянуть общие свойства квантовых систем.
Поведение квантовых систем (в данном случае
отдельных электронов), когда за ними
подсматривают (измеряют), резко отличается от
того, когда за ними не подсматривают. Вопрос о
возможности неразрушающих квантовых измерений
пока только обсуждается. Применительно к данной
работе хорошо видно, что измерения нахождения
электрона в квантовой точке практически
мгновенны. Заметны резкие скачки тока. Это
наглядная демонстрация эффекта “коллапса
волновой функции”, вызванного измерением.
Еще хотелось бы напомнить, что с
туннелированием связано два характерных
времени. Первое определяется вероятностью этого
процесса и может быть очень большим. Оно
определяет среднюю величину туннельного тока.
Второе время – длительность самого перескока.
Это время внутрибарьерного пролета электрона
очень мало, оно может быть измерено по величине
задержки тока. Из сравнения двух времен следуют
две особенности туннельных приборов: они очень
быстродействующие, но вернее слаботочные. Период
наблюдаемых осцилляций тока в эксперименте
связан именно с вероятностью туннелирования.
- Nature, 2003, 423, p.422
PERST
В.Вьюрков
