Узкое сужение в полупроводнике, которое позволяет контролируемо пропускать отдельные квазичастицы, действуя как турникет.Квантовый точечный контакт — это узкое сужение в полупроводниковой структуре, обычно формируемое в двумерном электронном газе, где ширина сравнима с длиной волны де Бройля электрона. Такое ограничение вынуждает электроны проходить через него в квантованных модах, что приводит к ступенчатому увеличению проводимости при расширении сужения. Устройство действует как турникет для отдельных квазичастиц, позволяя точно контролировать число носителей заряда, проходящих через него, что является основополагающим для исследований квантового транспорта.
Концепция была экспериментально реализована в 1988 году Бартом ван Визом и его коллегами из Делфтского технического университета, которые наблюдали ступени квантованной проводимости в гетероструктуре GaAs/AlGaAs. Теоретическая основа была заложена ранее Рольфом Ландауэром и Маркусом Бюттикером.
Сужение создается путем подачи напряжений на металлические затворы на поверхности полупроводниковой гетероструктуры, что обедняет электронный газ под ними и формирует узкий канал. При увеличении ширины канала поперечный импульс электронов становится квантованным, образуя дискретные подзоны. Каждая подзона вносит вклад в проводимость, равный кванту проводимости 2e²/h (где e — заряд электрона, h — постоянная Планка). Регулируя напряжение на затворе, можно открывать или закрывать эти подзоны, эффективно контролируя, сколько электронов проходит за единицу времени. В режиме турникета переменное напряжение или микроволновое поле перекачивают электроны по одному, создавая квантованный ток.
Квантовые точечные контакты используются как чувствительные детекторы заряда в экспериментах с квантовыми точками, как источники одиночных электронов для метрологии (определение ампера) и как элементы для обработки квантовой информации.
Квантование проводимости в квантовых точечных контактах настолько точно, что теперь оно используется для определения эталона электрического тока в Международной системе единиц.
