Una constricción estrecha en un semiconductor que permite el paso controlado de cuasipartículas individuales, actuando como un torno.Un contacto puntual cuántico es una constricción estrecha en una estructura semiconductora, típicamente formada en un gas de electrones bidimensional, donde el ancho es comparable a la longitud de onda de De Broglie del electrón. Este confinamiento obliga a los electrones a pasar a través de modos cuantizados, lo que conduce a un aumento en forma de escalera de la conductancia a medida que se ensancha el canal. El dispositivo actúa como un torno para cuasipartículas individuales, permitiendo un control preciso sobre el número de portadores de carga que lo atraviesan, lo cual es fundamental para los estudios de transporte cuántico.
El concepto fue realizado experimentalmente en 1988 por Bart van Wees y sus colegas en la Universidad de Delft, quienes observaron los escalones de conductancia cuantizada en una heteroestructura de GaAs/AlGaAs. El marco teórico fue establecido anteriormente por Rolf Landauer y Markus Büttiker.
La constricción se crea aplicando voltajes a compuertas metálicas sobre la superficie de una heteroestructura semiconductora, agotando el gas de electrones debajo y formando un canal estrecho. A medida que aumenta el ancho del canal, el momento transversal de los electrones se cuantiza en subbandas discretas. Cada subbanda contribuye con un cuanto de conductancia de 2e²/h (donde e es la carga del electrón y h es la constante de Planck). Al ajustar el voltaje de la compuerta, se pueden abrir o cerrar estas subbandas, controlando efectivamente cuántos electrones pasan por unidad de tiempo. En el régimen de torno, un voltaje alterno o un campo de microondas bombea electrones uno a uno, creando una corriente cuantizada.
Los contactos puntuales cuánticos se utilizan como detectores de carga sensibles en experimentos de puntos cuánticos, como fuentes de electrones individuales para metrología (definiendo el amperio), y como bloques de construcción para el procesamiento de información cuántica.
La cuantización de la conductancia en los contactos puntuales cuánticos es tan precisa que ahora se utiliza para definir el estándar de la corriente eléctrica en el Sistema Internacional de Unidades.
