加州大学圣克鲁斯分校 使用扫描隧道显微镜和光谱学对双层石墨烯中的量子点进行可视化揭示了三重对称性
在这个三维图像中，峰值代表捕获电子波形中高振幅的位置
荣誉:葛哲豪、弗雷德里克·朱肯和小海罗·维拉斯科
在双层石墨烯量子点中捕获和控制电子为量子信息技术提供了一个很有前景的平台
加州大学圣克鲁斯分校的研究人员现在首次实现了双层石墨烯中量子点的直接可视化，揭示了被捕获电子的量子波函数的形状
该结果发表在11月23日的《纳米快报》上，为开发基于双层石墨烯量子点的量子信息技术提供了重要的基础知识
相应的作者小海罗·维拉斯科说:“为量子信息科学开发这个系统已经做了很多工作，但是我们一直没有理解这些量子点中的电子是什么样子的。”
加州大学圣克鲁斯分校物理学助理教授
虽然传统的数字技术以表示为0或1的比特来编码信息，但是由于量子叠加，量子比特或量子比特可以同时表示两种状态
理论上，基于量子位的技术将使某些计算类型的计算速度和能力大幅提高
基于从金刚石到砷化镓等材料的各种系统正在被探索，作为创造和操纵量子位的平台
双层石墨烯(两层石墨烯，是碳原子在蜂窝晶格中的二维排列)是一种有吸引力的材料，因为它易于生产和加工，双层石墨烯中的量子点具有理想的特性
维拉斯科说:“这些量子点是量子信息技术的新兴平台，因为它们抑制了自旋退相干，具有可控的量子自由度，并且可以通过外部控制电压进行调谐。”
理解双层石墨烯中量子点波函数的性质很重要，因为这一基本性质决定了量子信息处理的几个相关特性，如电子能谱、电子之间的相互作用以及电子与其环境的耦合
维拉斯科的团队使用他之前开发的方法，使用扫描隧道显微镜在单层石墨烯中创建量子点
由于石墨烯搁置在绝缘的六方氮化硼晶体上，用扫描隧道显微镜尖端施加的大电压在氮化硼中产生电荷，用于静电限制双层石墨烯中的电子
“电场创造了一个围栏，就像一个看不见的电栅栏，将电子捕获在量子点中，”维拉斯科解释说
研究人员随后使用扫描隧道显微镜对畜栏内外的电子状态进行成像
与理论预测相反，得到的图像显示了一个破裂的旋转对称，有三个峰值，而不是预期的同心环
“我们在单层石墨烯中看到了圆形对称的环，但是在双层石墨烯中量子点状态有三重对称性，”维拉斯科说
“峰值代表波函数中高振幅的位置
电子具有双波粒子性质，我们正在观察量子点中电子的波动特性
" 这项工作提供了开发基于该系统的量子器件所需的关键信息，如电子的能谱
“它正在推进对该系统及其量子信息技术潜力的基本理解，”维拉斯科说
“这是拼图中缺失的一块，结合其他人的工作，我认为我们正在努力使这个系统变得有用
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