Punts quàntics: una passa més envers els ordinadors quàntics

La tesi doctoral de Miguel A. Sierra Seco de Herrero investiga el comportament termoelèctric d'aquestes estructures de material semiconductor de mida nanomètrica 

En el camp de la nanotecnologia, un dels exemples més innovadors són els punts quàntics (quantum dots), sistemes d'electrons atrapats per confinament quàntic a un metall. Aquests dispositius tenen l'avantatge que són bons de manipular gràcies a l’estructura interna de voltatges elèctrics. Per aquest motiu, els punts quàntics són candidats ideals per formar qubits —l'anàleg quàntic al bit clàssic—, essencials per poder construir ordinadors quàntics.

La tesi doctoral de Miguel A. Sierra Seco de Herrero, defensada a la Universitat de les Illes Balears i duta a terme a l'Institut de Física Interdisciplinària i Sistemes Complexos (IFISC, CSIC-UIB), estudia sistemes de punts quàntics, en què les interaccions entre electrons tenen un paper important en el transport elèctric i termoelèctric, procés en què els corrents són generats per potencials elèctrics o diferències tèrmiques, respectivament. Aquests sistemes presenten els efectes del blocatge de Coulomb (Coulomb blockade) i de Kondo, característics d'interaccions elèctriques fortes i baixes temperatures. Primer, el de Coulomb consisteix en un blocatge del transport elèctric perquè els portadors de càrrega han de superar l'energia d'interacció entre electrons al punt quàntic. Segon, l'efecte de Kondo és un apantallament del moment magnètic del punt quàntic que obri un canal nou de transport i genera un increment de la conductància elèctrica.

Entre els principals resultats, trobam que en un punt quàntic el comportament termoelèctric és diferent de l'elèctric, i arriba, fins i tot, a anul·lar el transport sota diverses diferències tèrmiques. A més, aquestes diferències poden provocar la desaparició de l’efecte de Kondo. En el cas de dos punts quàntics, competeixen l’efecte de Kondo i la interacció antiferromagnètica. Finalment, són necessàries asimetries energètiques als contactes per generar corrents d'arrossegament a un sistema d'un punt quàntic equilibri que interactua amb un altre fora de l'equilibri.

Aquest treball és rellevant amb vista a crear màquines que puguin aprofitar parcialment la calor perduda en corrent elèctric i que permetin entendre el funcionament dels punts quàntics per així millorar-ne la caracterització i manipulació.

Fitxa de la tesi doctoral

  • Títol: Electrically and thermally driven transport in interacting quantum dot structures
  • Autor: Miguel Ambrosio Sierra Seco de Herrera
  • Programa de doctorat: Física
  • Director: David Sánchez Martín 

Data de publicació: 16/05/2019