Une boîte quantique invisible bloque le courant express
Une boîte quantique, c'est un peu comme un îlot minuscule où peuvent s'installer un ou plusieurs électrons. Dans cette nouvelle étude, un tel îlot a été relié à deux « mers » d'électrons : l'une plate comme une crêpe, l'autre en volume comme un océan. Les électrons peuvent sauter de l'îlot vers les mers et inversement, et ce saut dépend de la forme de la fonction d'onde de l'électron sur l'îlot.
Il s'avère que certains états de l'électron sur l'îlot sont « sombres » : l'électron y reste coincé longtemps, car sa fonction d'onde ne recouvre presque pas celles des mers. Un tel état sombre ressemble à un trion — trois électrons aux spins intriqués — qui ne peut pas se désintégrer facilement. De ce fait, le courant à travers la boîte chute brutalement, et sur le graphique du courant en fonction des tensions (ce qu'on appelle le losange de Coulomb), un côté se gonfle de manière asymétrique.
Cette découverte aide à comprendre comment la forme des fonctions d'onde électroniques contrôle le courant dans les nanodispositifs. À l'avenir, de tels états sombres pourraient servir de cellules mémoire ou de qubits protégés contre une lecture accidentelle.
L'état sombre de l'électron dans la boîte ressemble à un feu de signalisation resté bloqué au rouge : l'électron « voit » la sortie, mais ne peut pas l'emprunter à cause de sa symétrie interne.