Elettroni interagenti e fisica dei liquidi di Luttinger nelle interconnessioni quantistiche al silicio
Un recente studio pubblicato su arXiv (arXiv:2601.05306v1) esplora le potenzialità delle interconnessioni quantistiche realizzate in silicio per lo sviluppo di computer quantistici su larga scala. La ricerca si focalizza sull’analisi del comportamento degli elettroni confinati in canali unidimensionali creati in pozzi quantistici di silicio, all’interno di eterostrutture Si/SiGe.
Gli autori sostengono che questi canali mostrano forti interazioni di Coulomb, dando vita a una fisica definita “liquido di Luttinger”. A basse densità di elettroni, il sistema entra in un regime di Wigner, caratterizzato da correlazioni 4kF dominanti. All’aumentare della densità elettronica, si verifica una transizione verso il regime di Friedel, con correlazioni 2kF predominanti. Questi risultati sono stati confermati da simulazioni DMRG (density matrix renormalization group) su larga scala.
Lo studio propone anche firme sperimentali per la verifica di questa transizione, tramite misurazioni di trasporto di carica e di sensing di carica, sia in assenza che in presenza di campi magnetici. L’analisi include anche l’impatto del disordine a corto raggio, come le fluttuazioni di lega e le variazioni di splitting di valle, dimostrando che la transizione Wigner-Friedel rimane robusta fino a livelli di disordine di circa 400 micro eV.
Infine, la ricerca evidenzia come il regime di Wigner possa favorire l’accoppiamento capacitivo a lungo raggio tra i quantum dot, aprendo la strada alla creazione di entanglement a lungo raggio tra qubit a stato solido. Questi risultati suggeriscono che le interconnessioni in silicio rappresentano una piattaforma promettente per lo studio della fisica dei liquidi di Luttinger e per l’implementazione di architetture per la correzione non locale degli errori quantistici e la simulazione quantistica.
Paper: ArXiv.org