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在任何电脑的硬盘驱动器中，磁场都会以这种或那种方式旋转电子。现在，物理学家已经证明，当对半导体中的电子施加电场时，电场也可以做到这一点。与旧的磁方法不同，他们的新设备，称为自旋门，能够轻松地赋予一系列自旋值。该团队的结果，在今天发表在《自然》杂志上的一份报告中描述，可能有一天会帮助科学家实现自旋电子学的理想——基于电子自旋态而不是电荷的量子计算。
加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的 David Awschalom 和他的同事将电子捕获在由层状砷化镓和砷化铝镓制成的半导体器件中。通过仔细调整器件中传输电子的铝的分布，他们能够创建一个具有倾斜侧壁（像山谷一样）而不是通常的箱形的能量势垒。当研究人员对装置施加电压时，谷壁像跷跷板一样倾斜。当电子通过势阱从一种材料穿过到另一种材料时，量子力学效应会根据场的正负来改变它们的自旋。“这是一种可扩展、可控的方式，可以在纳米尺度上操纵电子的自旋，”Awschalom 说。“大多数量子信息处理方案都要求您用电调整电子的自旋。”
他补充说，非常困难的下一步将是找到一种方法，将这些势阱内多个电子的自旋态结合在一起。但他表示，实现这一目标将需要许多新的物理学知识。“这些设备将成为我们探索这种物理学的实验室。”