النقطة الكمومية هي صندوق صغير جدًا لدرجة أن الإلكترون بداخله لا يمكنه امتلاك أي طاقة عشوائية، بل قيمًا محددة بدقة فقط، تمامًا كدرجات السلم. على كل درجة يمكن أن يتسع لعدة إلكترونات، لكن السؤال هو: كم بالضبط؟ إذا كانت الدرجة مزدوجة، يتسع لاثنين، وإذا كانت مفردة، يتسع لواحد فقط. سابقًا، لمعرفة ذلك، كان يتم تسخين النقطة أو التقاط كل إلكترون يمر على حدة. كلتا الطريقتين كانتا متقلبتين.
الطريقة الجديدة أبسط. يتم تمرير تيار كهربائي عبر النقطة ومراقبة كيف يتغير عندما يُضاف إلكترون آخر إلى السلم. في كل مرة تمتلئ درجة جديدة، يقوم التيار بقفزة ملحوظة. من حجم هذه القفزات يمكن معرفة عدد الأماكن على الدرجة. الأمر أشبه بعدّ الركاب في حافلة ليس بعدّ الرؤوس، بل بملاحظة مقدار انخفاضها عندما يصعد الركاب.
تم اختبار الطريقة على نقاط مصنوعة من مادتين: الغرافين وزرنيخيد الغاليوم. في الغرافين لوحظ أن الإلكترونات الـ 13 الأولى تملأ المستويات وفق جدول صارم. وفي زرنيخيد الغاليوم، حيث يمكن صنع نقطتين متجاورتين، اكتُشف أنه عند تقريب النقطتين تنشطر مستويات الطاقة: تتحول درجة واحدة إلى درجتين. وهذا أعطى أربعة أماكن لإلكترونين — وهو ما لم يكن ممكنًا رؤيته بأي طريقة أخرى سابقًا.
الآن، لمعرفة عدد الإلكترونات التي يمكن أن يشغلها مستوى طاقة واحد في نظام كمومي معقد، لا حاجة لتسخينه أو وضع كواشف فائقة الحساسية. يكفي تمرير تيار ومراقبة استجابته. السلم نفسه يخبرنا بعدد درجاته ومدى اتساعها.
في النقطة الكمومية الغرافينية، عند الامتلاء النصفي، تصطف الإلكترونات في الحالة الأكثر هدوءًا — مثل ركاب يجلسون في حافلة فارغة، كل واحد بجانب النافذة، متجنبين الجلوس بجوار الآخرين.