使用外来纳米管的现实生活中的量子钼电路

二硫化钼MoS2是一种开创性的电子应用材料。作为类似于石墨烯的二维层，它是一种优秀的半导体，在合适的条件下甚至可以成为本征超导。科幻小说作者多年来一直在猜测molycircs，即由MoS2构建的虚构计算机电路，并且物理学家和工程师正在对这种材料进行大量研究，这并不特别令人惊讶。

雷根斯堡大学的研究人员在各种量子材料方面拥有多年的专业知识——尤其是碳纳米管，即仅由碳原子制成的管状大分子。

“显然，下一步是关注MoS2及其迷人的特性，”雷根斯堡纳米管电子和纳米力学研究组负责人AndreasK.Hüttel博士说。在与二硫化钼纳米材料晶体生长专家JožefStefanInstitutLjubljana教授MajaRemškar博士的合作下，他的研究小组开始研究基于MoS2纳米管的量子器件。

“事实证明，MoS2产生了量子限制，即量子比特和量子计算机所需的离散电子态，很难用芯片上的扁平薄片达到。这正是我们对这些奇特的纳米管感兴趣的原因。”管子可以生长得干净而笔直，直径低至20纳米——然后会自动为您提供所需的小结构尺寸。”

最初的挑战是建立良好的金属接触。具有低接触电阻的有用金属往往会与MoS2表面发生反应并破坏其晶体结构，这一困难也会影响“平坦”的MoS2并且是目前还不存在许多复杂电路的主要原因之一。

对于表面积小的纳米管，这个困难曾经更加紧迫。“现在我们终于获得了即使在量子计算通常需要的低温范围内也能保持电透明的设备，并且二硫化钼完好无损，”Hüttel博士说。

这还不是全部——结构尺寸立即发挥作用。“到目前为止，出于实际原因，我们使用了相当大的纳米管和纳米带。不过，我们可以证明，在我们的低温设置中，在许多量子计算方法中使用的低于0.1K的温度下，电流通过我们芯片中的离散量子态——这是朝着MoS2中可控电荷、自旋甚至谷量子位迈出的一大步。”