יצירת וכיוונון מצבים קוונטיים מקרוסקופיים בגרפן
הכרת אבן בניין אפשרית של מחשבים קוונטיים עתידיים.
סילבוס:
אפקט הול הקוונטי מאפשר למדוד ערך קבוע (מקוונטט) של תובלת אלקטרונים ביחידות של מטען האלקטרון וקבוע פלאנק. הערכים הבדידים מדויקים עד כדי עשר ספרות או יותר ואינם תלויים בפרטי המערכת כגון צפיפות האלקטרונים, אי הסדר והגאומטריה של הדגימה, למעט הטופולוגיה של חיבור המגעים אל המערכת הדו-ממדית. קידוד האינפורמציה הקוונטית במערכת רב-חלקיקית שכזו צפויה לאפשר ביטים המוגנים (טופולוגית) מהסביבה ללא צורך בתיקון שגיאות רציף. בניסוי התלמידים ימדדו את התובלה דרך שכבת גרפן קרה בנוכחות שדה מגנטי גבוה. שינוי רציף של צפיפות האלקטרונים בדגימה מאפשר מעבר חד בין ערכי הולכה קבועים על פני טווח רציף של צפיפויות ושדות מגנטיים, וללא תלות בממדי הדגימה. ביצוע מדידה דומה עבור מערכת עם שתי שכבות של גרפן תגלה מספרים טופולוגיים שונים כתוצאה מפאזת כיול שונה, הנצברת עבור מבנה הפסים של המערכת הדו שכבתית.
היקף הניסוי: 4 נ"ז.
מועד הפעלה מתוכנן: אוקטובר 2020.
אופן קביעת הציון: כמקובל במעבדה ג', הציון יהיה מורכב מבוחן מקדים על החומר התיאורטי, הערכת המדריך את רמת ביצוע הניסוי, דו"ח סיכום הניסוי ובחינה בעל-פה שייתן המדריך האחראי.
רשימת קריאה:
- Beenakker and van Houten, Quantum transport in semiconductor nanostructures.
- Mikhail Katsnelson, Graphene: Carbon in Two Dimensions.
- Datta, Electronic transport in mesoscopic systems.
קהל היעד: חלק מלימודי החובה של התלמידים במסלולי חישוב מקוונטי ותקשורת קוונטית; יוצעו כלימודי בחירה גם לתלמידי התכניות האחרות.
