東北大學與物質材料研究機構開發出針對二維層狀材料量子點的高速測量技術。研究團隊在高頻共振電路中,整合量子順電鈦酸鍶(SrTiO₃)可變電容器,並將其應用於雙層石墨烯量子點與二硫化鉬(MoS₂)元件的測量,建構出能夠精密調整電路特性的測量系統。利用容量控制電壓調控SrTiO₃可變電容器,在閘極電壓約-12.04 V時,讓高電阻的二維材料量子元件達到接近完全阻抗匹配的狀態,反射係數降至谷底,高頻訊號幾乎不發生反射,實現高靈敏度的測量。相較之下,約-12 V時仍屬阻抗不匹配狀態。
此外,研究團隊測量高頻反射訊號並進行解調,成功觀察到庫侖振盪。阻抗不匹配時,庫侖振盪的峰高較小而不易辨識,隨著阻抗匹配程度逐步提高,峰高逐漸增加,使原本微小的峰也變得易於辨識。在阻抗匹配程度最佳的條件下,峰值斜率達到最大,而斜率越大,就越能進行高靈敏度的電荷偵測。
進一步評估技術性能的結果顯示,其偵測性能有望達到與既有量子點電荷感測器相同或更高的水準。另外,對於自旋能谷量子位元的運作來說,垂直磁場相當重要,而此技術的電路在施加垂直磁場的狀態下,仍可維持其性能。此一技術有望在二維材料量子點中實現量子位元的高速讀取。未來研究團隊將結合二維材料的自旋能谷狀態,進一步將此技術應用於量子狀態的高速讀取與量子操作的精密評估等用途。