của cơ học lượng tử. Một số nguyên tố có thể tạo ra các chấm lượng tử,
nhưng một trong những nguyên tố tốt nhất là indi. Nó là một kim loại ánh
bạc nằm cùng nhóm với nhôm và sống ngay ở vùng biên giới giữa kim loại
và chất bán dẫn.
Các nhà khoa học bắt đầu xây dựng chấm lượng tử bằng cách xây dựng một
“Tháp Quỷ” (Devils Tower là một gò đất ở Mỹ – BTV) nhỏ xíu mà mắt
thường hầu như không thấy được. Giống như địa tầng, tòa tháp nhân tạo này
gồm nhiều lớp: từ dưới lên là chất bán dẫn, một lớp gốm mỏng để cách điện,
indi, một lớp gốm dày hơn và điện cực kim loại ở trên cùng. Một điện tích
dương được áp vào điện cực kim loại để hút electron. Các electron chạy lên
trên cho đến khi chạm tới lớp cách điện mà chúng không thể xuyên qua. Tuy
nhiên, nếu lớp cách điện đủ mỏng, một electron – mà ở mức cơ bản nhất chỉ
là một sóng – có thể áp dụng hiệu ứng “xuyên hầm” của cơ học lượng tử để
đến indi.
Tại thời điểm này, các nhà khoa học ngắt điện nên electron còn lại một
mình. Lớp indi này rất hiệu quả trong việc cho các electron chạy qua các
nguyên tử của chúng, nhưng lại khiến cho một electron kẹt vào giữa lớp.
Electron lúc này lơ lửng trong lớp, vẫn vận động nhưng bị tách biệt. Nếu lớp
indi đủ mỏng và hẹp, hàng ngàn nguyên tử indi kết hợp với nhau sẽ hoạt
động như một “nguyên tử” lớn, tất cả cùng chia sẻ electron bị bẫy. Đây là
một “siêu cá thể”. Đặt hai hoặc nhiều electron vào chấm lượng tử, chúng sẽ
sắp xếp để có spin ngược chiều nhau trong indi và tách ra theo các orbital và
lớp lớn. Điều này quá đỗi kỳ quặc, giống như việc thu được các nguyên tử
khổng lồ ở trạng thái ngưng tụ Bose-Einstein mà không cần phải làm lạnh
xuống đến 10-9 K vậy. Và điều này không phải để chơi: các chấm lượng tử
có tiềm năng to lớn cho việc sản xuất máy tính lượng tử thế hệ tiếp theo vì
các nhà khoa học có thể kiểm soát (và nhờ thế thực hiện các phép tính với)
từng electron – nhanh gọn hơn việc chuyển hàng tỷ electron qua chất bán
dẫn trong mạch tích hợp 50 năm tuổi của Jack Kilby nhiều.
