Avanço da IBM: Transporte Balístico de Elétrons em Junções Cruzadas de Nanofios de InAs

Publicado hoje no periódico revisado por pares Nano Letters, cientistas da IBM guiaram com sucesso um elétron através de um nanofio semicondutor III-V de InAs integrado em silício, alcançando transporte balístico pela primeira vez. Este marco lança as bases para dispositivos de fio quântico de próxima geração que poderiam ser incorporados em futuros sistemas de computação de alto desempenho.

Dr. Johannes Gooth, autor principal e cientista da IBM, explica a importância deste trabalho em um Q&A detalhado.

P: O título do artigo é "Ballistic one‑dimensional InAs nanowire cross‑junction interconnects". Quais desafios esse transporte balístico na nanoescala apresenta?

JG: É semelhante a lançar um míssil, mas em escala atômica. Elétrons viajam de um contato ao oposto sem espalhamento, preservando seu estado quântico completo — energia, momento e spin. O desafio é fabricar nanofios geometricamente precisos e livres de espalhadores internos. O processo de epitaxia seletiva assistida por template (TASE) desenvolvido na IBM Zurique fornece esse nível de controle pela primeira vez.

P: Como esta pesquisa se compara a outras tecnologias quânticas?

JG: Diferente de plataformas ópticas ou supercondutoras, nossa técnica é escalável e totalmente compatível com processos CMOS padrão, tornando-a atraente para implantação industrial.

P: Qual o papel do transporte quântico na construção de um computador quântico universal?

JG: Conexões balísticas expandem dramaticamente o espaço de estados computacionais comparado a sistemas conectados classicamente. Acoplar nossos nanofios com supercondutores permite computação quântica topologicamente protegida e tolerante a falhas — vantagem essencial para um computador quântico universal.

P: Isso pode ser fabricado com processos existentes, e quais são os próximos passos?

JG: Sim, nossos dispositivos integram-se perfeitamente aos fluxos de trabalho CMOS existentes. A próxima fase envolve funcionalizar as junções cruzadas — adicionando híbridos supercondutores para trança de Majorana e quantum dots — para construir circuitos quânticos totalmente operacionais.

Ballistic one‑dimensional InAs nanowire cross‑junction interconnects, Johannes Gooth, Mattias Borg, Heinz Schmid, Vanessa Schaller, Stephan Wirths, Kirsten E Moselund, Mathieu Luisier, Siegfried Karg, and Heike Riel, Nano Letters, DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b00400, Publication Date (Web): March 23, 2017