Το Κβαντικό Συζευγμένο Τρανζίστορ (QCT): Ενισχύοντας το Κενό

🕔 Εκτιμώμενος χρόνος ανάγνωσης: 5 λεπτά

Σύγκριση, προδιαγραφές και σύγκριση του τρανζίστορ κβαντικού πεδίου-φαινομένου (QFET) στο κβαντικά συζευγμένο τρανζίστορ (QCT)

Πρώιμη μελέτη σχεδιασμού, το νέο Κβαντικό Συνδεδεμένο Τρανζίστορ, που μοιάζει με κατοπτρικό τρανζίστορ σημείου επαφής από το 1947

Μέρος Ι. Συγκριτικό Πλαίσιο: QCT έναντι QFET

  1. Μηχανισμοί αγωγιμότητας
  2. Τύποι συνδέσμων
  3. Στοίβες υλικών
  4. Λειτουργικά καθεστώτα
  5. Λειτουργική Συμπεριφορά
  6. Εννοιολογική Μετατόπιση
    → Ενισχυτικά Φθινόμενα Πεδία
     (α) Ανάκτηση Χαμένων Πληροφοριών
     (β) Ενεργοποίηση επικοινωνίας με σύνδεση φάσης
     (γ) Πρόσβαση σε Κρυμμένα Κβαντικά Κανάλια

1. Μηχανισμός Αγωγής

Κβαντικό Τρανζίστορ Πεδίου-Εφέ (QFET) Ρυθμίζει το δυναμικό σε ένα κβαντικό φρεάτιο ή σε ένα δισδιάστατο κανάλι ηλεκτρονικού αερίου (2DEG) μέσω ενός ηλεκτρικού πεδίου. Η αγωγιμότητα εξακολουθεί να συμβαίνει μέσω ενός συνεχούς ημιαγωγικού στρώματος όπως GaAs, InP ή MoS₂.

Αντίθετα, το Κβαντικό Συζευγμένο Τρανζίστορ (QCT) δεν περιέχει συνεχές αγώγιμο κανάλι. Δύο στρώματα γραφενίου χωρίζονται από ένα μονωτικό φράγμα h-BN και το ρεύμα ρέει μόνο μέσω κβαντική σήραγγα, όχι μετατόπιση ή διάχυση.

Με απλά λόγια:

  • QFET: κινούνται ηλεκτρόνια μέσω ένα κανάλι.
  • QCT: εμφανίζονται ηλεκτρόνια μέσω ένα εμπόδιο.

Κάθε φύλλο γραφενίου μπορεί να πολωθεί ανεξάρτητα, λειτουργώντας αποτελεσματικά και ως αναλογικό ηλεκτρόδιο και πύληΣε αντίθεση με τα συμβατικά τρανζίστορ, το QCT απαιτεί καμία πρόσθετη πύλη ελέγχου – η διαμόρφωσή του προκύπτει άμεσα από πόλωση μεταξύ των στρώσεων και σήραγγα συζευγμένης φάσης σε όλο το μέσο h-BN.

2. Τύπος ζεύξης

  • QFET: ηλεκτρικό πεδίο → πυκνότητα φορτίου → ρεύμα
  • QCT: φάση πεδίου → συντονισμός σήραγγας → πιθανότητα σήραγγας

Σε ένα QFET, η σύζευξη είναι ηλεκτροστατικήΤο πεδίο πύλης τροποποιεί τη συγκέντρωση φορέων στο κανάλι, μεταβάλλοντας τη ροή ρεύματος.
Σε ένα QCT, η σύζευξη είναι κβαντομηχανική, βασιζόμενο στην επικάλυψη της κυματοσυνάρτησης κατά μήκος του φράγματος. Η διαδρομή του σήματος είναι επομένως:

Το QCT δεν ρυθμίζει απλώς την ποσότητα ρεύματος που ρέει, αλλά καθορίζει και το αν δύο κβαντικές καταστάσεις μπορούν να αλληλεπιδράσουν καθόλου.

3. Στοίβα υλικών

ΣτρώμαQFETΕπέκταση QCT
ΚανάλιGaAs, InP, Si, MoS₂Γραφένιο (G₁/G₂)
ΦράγμαΟξείδιο (Al₂O₃, HfO₂)h-BN (1–5 nm), ατομικά επίπεδο και ταιριασμένο με πλέγμα σε γραφένιο
Πεδίο λειτουργίαςΗλεκτρικό πεδίο που προκαλείται από πύληΜεροληψία μεταξύ των στρώσεων συν λειτουργίες πλασμονικού πεδίου
Σάντουιτς QCT Γραφενίου/h-BN/Γραφενίου

Ενώ ένα QFET χρησιμοποιεί μια διηλεκτρική πύλη για τον έλεγχο της ροής των φορέων, το QCT χρησιμοποιεί το το ίδιο το φράγμα ως ενεργό κβαντικό μέσο.

4. Καθεστώς Λειτουργίας

ΙδιοκτησίαQFETΕπέκταση QCT
ΣυχνότηταΔεκάδες έως εκατοντάδες GHz10–50 THz (πρακτικό), έως 150 THz (εγγενές)
ΣυνοχήΚαμία (κλασική μετατόπιση)Συνεκτικός συντονισμός σήραγγας, μεταφορά ευαίσθητη στη φάση
Ενεργειακή Κλίμακαεύρος meVΔεκάδες έως εκατοντάδες meV (ρυθμιζόμενο με πόλωση)
Τύπος σήματοςΡεύμα φόρτισηςΠεδίο συζευγμένο με φάση (λειτουργία πλασμονίου-φωνονίου)

Το QCT λειτουργεί σε ένα υψηλής συχνότητας, συνεκτικό καθεστώς όπου οι κβαντικές σχέσεις φάσης γίνονται η κυρίαρχη παράμετρος ελέγχου.

5. Λειτουργική Συμπεριφορά

Λειτουργικά, το QCT συμπεριφέρεται λιγότερο σαν διακόπτης on-off και περισσότερο σαν συντονισμένος ζεύκτης ή κβαντικός αναμίκτηςΡυθμίζοντας την πόλωση μεταξύ των στρώσεων και τη σχετική γωνία στρέψης των φύλλων γραφενίου, η συσκευή μπορεί:

  • Επιλεκτική σύζευξη συγκεκριμένων ζωνών συχνοτήτων (όπως σε έναν ετερόδυνο αναμικτήρα terahertz)
  • Ενισχύστε τη συνοχή κατά μήκος του φράγματος σήραγγας
  • Λειτουργεί ως ένας εξαιρετικά γρήγορος, χαμηλού θορύβου κβαντικός διαμορφωτής σήραγγας

6. Εννοιολογική Μετατόπιση

Το κβαντικά συζευγμένο τρανζίστορ αντιπροσωπεύει ένα θεμελιώδης αλλαγή στη φιλοσοφία της συσκευής:
από έλεγχος του φορτίου μέσα στην ύλη
προς την έλεγχος της συνοχής μεταξύ των κβαντικών καταστάσεων.

Είναι, ουσιαστικά, ένα τρανζίστορ επαναπροσδιορισμένο ως κβαντική γέφυρα – όχι βαλβίδα για ηλεκτρόνια, αλλά ένας ρυθμιζόμενος αγωγός για κβαντική φάση.


Ενισχυτικά Φθινόμενα Πεδία

Οι φευγαλέες λειτουργίες φθίνουν εκθετικά με την απόσταση, ωστόσο μεταφέρουν κρίσιμες πληροφορίες φάσης. Στο QCT, η ενίσχυση αυτών των λειτουργιών μπορεί να επεκτείνει τη συνοχή και να αποκαλύψει διαφορετικά κρυμμένα κανάλια μεταφοράς πληροφοριών.

(Α) Ανάκτηση χαμένων πληροφοριών

Τα φευγαλέα στοιχεία κωδικοποιούν πληροφορίες υψηλής χωρικής συχνότητας (λεπτομέρειας) – στοιχεία Fourier που εξασθενούν γρήγορα. Η ενίσχυσή τους αποκαθιστά λεπτομέρειες που διαφορετικά θα θόλωναν πέρα ​​από το φράγμα.

(Β) Ενεργοποίηση επικοινωνίας με σύνδεση φάσης

Διαμέσου του φράγματος h-BN, το σήμα QCT δεν είναι ένα διαδιδόμενο ρεύμα αλλά ένα σύζευξη κοντινού πεδίου με κλειδωμένη φάσηΕνίσχυση αυτής της λειτουργίας:

  • Ενισχύει τη διαμόρφωση της πιθανότητας σήραγγας
  • Αυξάνει την αναλογία σήματος προς θόρυβο για συνεκτικά εφέ
  • Δυνητικά επιτρέπει τη μεταφορά πληροφοριών μέσω συνοχής φάσης αντί για ροή συνεχούς ρεύματος

(Γ) Πρόσβαση σε «Κρυμμένα» Κβαντικά Κανάλια

Τα φευγαλέα πεδία αντιπροσωπεύουν την επικάλυψη μεταξύ κλασικών και κβαντικών πεδίων - ίχνη εικονικών φωτονίων, πλασμονικών σηράγγων και μη τοπικών συσχετίσεων. Η ενίσχυσή τους έχει πρόσβαση σε αυτά τα «κρυφά» κανάλια, επιτρέποντας την αλληλεπίδραση μέσω μη ακτινοβολικών πεδίων.

Μηχανισμός: Στο QCT, Αρνητική Διαφορική Αντίσταση (NDR) ή η κβαντική ανάδραση επανεισφέρει ενέργεια στις λειτουργίες σήραγγας, διατηρώντας την εξαφανιστική σύζευξη αντί να επιτρέπει την αποσύνθεση.

Ουσιαστικά, η ενίσχυση του εξαφανιζόμενου πεδίου σημαίνει ενισχύοντας το ίδιο το κενό – ενισχύοντας την αόρατη γέφυρα όπου βρίσκονται οι πληροφορίες αλλά δεν ρέει η ενέργεια.


Αυτές οι ιδιότητες υποδηλώνουν ότι το QCT δεν είναι απλώς μια συσκευή, αλλά ένα πεδίο δοκιμών για βαθύτερα ερωτήματα σχετικά με την κβαντική συνοχή και τη ροή πληροφοριών - οδηγώντας απευθείας στο πλαίσιο της Αιτιατικής-Φυλλιασμένης Σηματοδότησης..

Μέρος II. Αιτιώδης-Φολιατοειδής Σηματοδοσία (CFS)

  1. Βασικά Αξιώματα
  2. Κινηματική και Δυναμική
  3. Κβαντικοί Κανόνες και Διατήρηση
  4. Πειραματικές προβλέψεις
  5. Πρωτόκολλα δοκιμής
  6. Ο ρόλος του QCT

Αυτό το άρθρο είναι μέρος μιας σειράς, που σχετίζονται όλα με μια ανεξήγητη παρατήρηση που είχα το 1986 στην Ιρλανδία:

  1. Πρόγνωση της καταστροφής του διαστημικού λεωφορείου Challenger
  2. UFO Πάνω από τον Κόλπο του Γκάλγουεϊ Κεφάλαιο 1: Η Συνάντηση στο Σόλθιλ του 1986
  3. Η αναφορά για τα μαύρα UFOΠρίγκιπας Κάρολος, ένα τζάμπο τζετ και μια νύχτα εναέριων μυστηρίων
  4. UFO πάνω από τον κόλπο Galway Κεφάλαιο 2:  Μέιντεϊ από ένα συντριμμένο UFO
  5. UFO πάνω από τον κόλπο Galway Κεφάλαιο 3: Ο Ιρλανδός Tuatha Dé Danann ως Κοσμικοί Επισκέπτες
  6. Δες και ακούστε: "The Arrival of the Tuatha Dé Danann" Μουσικο βιντεο
  7. UFO Πάνω από τον Κόλπο του Γκάλγουεϊ Κεφάλαιο 4: Αντίστροφη Μηχανική Το Κβαντικό Συνδεδεμένο Τρανζίστορ
  8. Το Κβαντικό Συζευγμένο Τρανζίστορ (QCT): Ενισχύοντας το Κενό
  9. Μπορούν οι πληροφορίες να ταξιδέψουν πιο γρήγορα από το φως; – Χωρίς να παραβιάσουμε τη Φυσική;