جریان الکتریکی‌ای که از یک نقطه‌ی کوانتومی گذر می‌کند، می‌تواند با سازوکار تونل‌زنی، در نقطه‌ی همسایه نیز جریان ایجاد  نماید.

الکترون‌های درون رسانا می‌توانند الکترون‌های درون یک رسانای همسایه و منزوی را نیز به حرکت وادارند. این کشش کولنی در مواد دو بعدی به خوبی شناخته شده است؛ اما در نانوسیم‌ها و نقاط کوانتومی، نظریه‌‌های موجود نمی‌توانند آزمایش‌ها را توضیح دهند. به نظر می‌رسد بتوان با مطالعات تازه پیرامون کشش کولنی که با نام هم‌تونل‌زنی شناخته می‌شوند، رفتار این سامانه‌ها در دمای پایین را توضیح داد.

A. J. Keller et al., Phys. Rev. Lett. 2016

تونل‌زنی الکترون‌ها سبب برقرار شدن جریان در نقطه‌ی کوانتومی می‌شود. زمانی که دو نقطه در نزدیکی یک‌دیگر قرار می‌گیرند، نقطه‌ی فعال یا رهبر، می‌تواند با کمک فرآیند تونل‌زنی ترتیبی جریان را به درون نقطه‌ی منفعل نیز بکشاند. در این مورد، ابتدا یک الکترون از نقطه‌ی فعال تونل زده و این گونه احتمال تونل‌زنی از نقطه‌ی منفعل نیز افزایش می‌یابد. بنابراین، نقطه‌ی منفعل از نقطه‌ی فعال پیروی می‌کند؛ اما همواره یک گام از آن عقب است. تونل‌زنی ترتیبی مشاهدات پیرامون کشش کولنی در دماهای بالا را توضیح می‌دهد؛ اما تا کنون سامانه‌های سرد که در آن‌ها اثر هم‌‌دوسی کوانتومی نیز نقش مهمی بازی می‌کند، مطالعه نشده‌اند. 

آندرو کلر (Andrew Keller) از موسسه‌ی فن‌آوری کالیفورنیا، پاسادنا، و همکاران‌ش کشش کولنی در جفت نقطه‌ها، در دمای چند کلوین، را بررسی کرده‌اند. این گروه به منظور برقرار کردن جریان، یک ولتاژ در عرض یک نقطه‌ اعمال کرده و یک جریان کششی در نقطه‌ی دیگر مشاهده نموده‌اند؛ حتی ولتاژهای بسیار پایین نیز می‌توانستند این جریان را القا نمایند. این مشاهده‌ها با تونل‌زنی ترتیبی که یک ولتاژ آستانه برای برقرار شدن جریان پیش‌بینی می‌نماید، در تضاد هستند. این گروه نشان دادند که با وارد کردن هم‌تونل‌زنی در در نظریه‌ی کشش، می‌توان مشاهدات را توضیح داد. می‌توان هم‌تونل‌زنی را برای تولید جریان‌‌های بی‌جهت از افت‌وخیزهای ولتاژ به کار بست.

منبع:

http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.117.066602

مرجع:

Physical Review Letters