Rilevazione coerente di defasamento elettronico

Sistemi elettronici su scala nanometrica, alla base di futuri sviluppi nella nanoelettronica, spintronica e più in generale in schemi di computazione quantistica, sfruttano appieno la coerenza degli elettroni, quella proprietà delle onde di mantenere una fase definita. Questi sistemi sono solitamente integrati in più grandi circuiti elettronici e sono soggetti a fluttuazioni elettromagnetiche che possono risultare in defasamento, una perdita di coerenza della fase, e un degradamento delle prestazioni dell''unità. Informazione sulla presenza o meno di una sorgente di defasamento è di grande importanza, ma solitamente viene acquisita a danno della coerenza del sistema stesso. Per quanto riguarda fluttuazioni classiche, può venire in aiuto l''interferenza quantistica attraverso l''implementazione di schemi ottici di "misure senza interazione". Nel nostro studio presentiamo una dimostrazione del principio alla base di questo meccanismo, mostrando la possibilità di effettuare rilevazioni coerenti del defasamento elettronico. Il sistema analizzato è rappresentato da un anello in cui un elettrone entrante viene guidato attraverso le due braccia dell''anello in maniera in cui la traiettoria risultante sia molto sensibile alla coerenza di fase dell''elettrone. Nell''ipotesi in cui uno dei due rami dell''anello possa essere perturbato da una sorgente localizzata di rumore di fase, dirigendo solamente una piccola porzione della funzione d''onda dell''elettrone verso la zona in questione, è possibile determinare l''effettiva presenza o meno della sorgente di rumore dal monitoraggio della corrente attraverso l''anello, trasmessa in un caso o riflessa nell''altro. Altresì mostriamo che il segnale uscente rimane coerente rispetto al segnale di ingresso, a manifestazione del carattere di "misura senza interazione" che va oltre il livello di rilevazione di "quale percorso" l''elettrone prende. Il fenomeno presentato potrebbe trovare utili applicazioni come "fusibile quantistico", per misure di gradienti di temperatura e in reti quantistiche.

Autori: E. Strambini, L. Chirolli, V. Giovannetti, F. Taddei, R. Fazio, V. Piazza, and F. Beltram

Titolo: Coherent detection of electron dephasing

Rivista: Phys. Rev. Lett.

Anno: 2010

Riferimenti bibliografici: 104, 170403 (2010)