Многоэлектродная система для реализации твердотельных квантовых устройств, основанных на неупорядоченной системе примесных атомов в кремнии

В настоящей работе продемонстрирована твердотельная наноразмерная структура, представляющей из себя трёхмерный массив туннельно связанных примесных атомов мышьяка в кремнии с системой подводящих к этой структуре металлических электродов. На поверхности неравномерно по глубине легированного мышьяком кремния на изоляторе изготовлены структуры из 8 металлических электродов, 4 из которых сходятся к области диаметром 50 нм, а остальные удалены от центра этой области на расстояние 200 нм. После удаления тонкого высокопроводящего верхнего слоя кремния, в изготовленных структурах продемонстрирован одноэлектронный транспорт в массиве (резервуаре) расположенных между электродами примесных атомов мышьяка. Величина Кулоновской блокады составила величину ~ 100 мВ при температуре 4.2 К. Предложенная структура может быть использована в качестве резервуарной нейронной сети, где одиночные примесные атомы выполняют роль нейронов, а электроды будут выполнять роль входных и выходных терминалов устройства, а также использоваться для настройки нейросети. Рабочая температура устройств может быть существенно повышена благодаря относительно небольшому эффективному размеру примесных атомов мышьяка в кремнии (3-5 нм)