Silicon được sử dụng làm chất bán dẫn, làm nhiệm vụ di chuyển electron trong các chip lượng tử. Tuy nhiên, khi thiết kế vật liệu này ở kích thước nhỏ vài nanomet, silicon làm hạn chế các điện cực trong các bước sóng, khiến các đặc tính điện tử và quang học bị thay đổi, hiện tượng này gọi là "kìm hãm lượng tử".

Do đó, nhằm cải thiện những hạn chế vật lý của silicon trong các chip lượng tử, nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Pennsylvania (Mỹ) đã phát triển thành công loại vật liệu graphene ba chiều dạng xoắn.

Theo Scitech Daily, trong nghiên cứu này, các nhà khoa học của trường Pennsylvania đã sử dụng một chất nền hợp kim đặt giữa các lớp vật liệu graphene mỏng khoảng 0,5 nanomet xếp chồng lên nhau. Vai trò của lớp hợp kim này là nhằm kiểm soát tính cộng hưởng giữa điện tử và quang học của cả hệ thống, từ đó tăng khả năng trao đổi giữa các electron và nâng cao hiệu suất trong bộ chip.

TS Jurek Sadowski, thành viên nhóm nghiên cứu cho biết, để tăng không gian tương tác, nhóm nghiên cứu đã xoắn tròn lớp graphene khoảng 30 độ, nhờ vậy các điện tích dễ dàng di chuyển và tương tác.

Đặc biệt, graphene hình lục giác có khả năng lấp đầy những lỗ hổng electron, vì vậy dễ dàng chuyển đổi một lượng lớn điện tích của bộ chip trong thời gian ngắn.

Nhóm các nhà khoa học cho biết, vẫn cần thêm nhiều nghiên cứu sâu hơn nữa về tác động của cấu trúc graphene trong từng phân lớp đến các đặc tính điện tử và quang học của chip để có thể khẳng định về vai trò và sự đóng góp của sáng chế này.

Nhóm cũng đang lên kế hoạch về việc ra mắt sản phẩm lượng tử từ vật liệu graphene trong tương lai.

Bảo An