Une constriction étroite dans un semi-conducteur qui permet le passage contrôlé de quasiparticules individuelles, agissant comme un tourniquet.Un contact ponctuel quantique est une constriction étroite dans une structure semi-conductrice, généralement formée dans un gaz d'électrons bidimensionnel, dont la largeur est comparable à la longueur d'onde de de Broglie de l'électron. Ce confinement force les électrons à passer par des modes quantifiés, conduisant à une augmentation en escalier de la conductance à mesure que la largeur s'élargit. Le dispositif agit comme un tourniquet pour les quasiparticules individuelles, permettant un contrôle précis du nombre de porteurs de charge qui le traversent, ce qui est fondamental pour les études de transport quantique.
Le concept a été réalisé expérimentalement en 1988 par Bart van Wees et ses collègues de l'Université de technologie de Delft, qui ont observé les marches de conductance quantifiée dans une hétérostructure GaAs/AlGaAs. Le cadre théorique a été posé plus tôt par Rolf Landauer et Markus Büttiker.
La constriction est créée en appliquant des tensions à des grilles métalliques sur la surface d'une hétérostructure semi-conductrice, ce qui appauvrit le gaz d'électrons en dessous et forme un canal étroit. À mesure que la largeur du canal augmente, la quantité de mouvement transverse des électrons devient quantifiée en sous-bandes discrètes. Chaque sous-bande contribue un quantum de conductance de 2e²/h (où e est la charge de l'électron et h est la constante de Planck). En ajustant la tension de grille, on peut ouvrir ou fermer ces sous-bandes, contrôlant ainsi le nombre d'électrons qui passent par unité de temps. Dans le régime de tourniquet, une tension alternative ou un champ micro-onde pompe les électrons un par un, créant un courant quantifié.
Les contacts ponctuels quantiques sont utilisés comme détecteurs de charge sensibles dans les expériences de boîtes quantiques, comme sources d'électrons uniques pour la métrologie (définissant l'ampère), et comme éléments de base pour le traitement de l'information quantique.
La quantification de la conductance dans les contacts ponctuels quantiques est si précise qu'elle est désormais utilisée pour définir l'étalon du courant électrique dans le Système international d'unités.
