Namnet "kvantprickar" ges till partiklar av halvledande material som är så små – några nanometer i diameter – att de inte längre beter sig som vanliga, makroskopisk materia. Tack vare deras kvantliknande optiska och elektroniska egenskaper, de visar lovande som komponenter i kvantberäkningsenheter, men dessa egenskaper är ännu inte helt klarlagda. Fysiker Sanjay Prabhakar från Gordon State College, Georgien, USA och Roderick Melnik från Wilfrid Laurier University, Waterloo, Kanada har nu beskrivit teorin bakom några av dessa nya egenskaper i detalj. Detta arbete är publicerat i European Physical Journal B .

I den kommande kvantberäkningstiden, informationslagring och bearbetning kan bero på så kallade spintroniska enheter som utnyttjar elektronspinnet såväl som dess laddning som en informationsenhet. Detta kommer bara att vara möjligt, dock, om spinn av en enskild elektron kan kontrolleras. Forskare har nyligen föreslagit att det borde vara möjligt att kontrollera elektronernas spinn i kvantpunkter med elektriska fält genom spinn-omloppskoppling, som är interaktionen mellan elektronens spinn och dess rörelse. Det är detta samspel mellan elektriska fält och elektronsnurr som Prabhakar och Melnik nu har modellerat.

Spin-orbit-koppling leder till en splittring av en elektrons energinivåer. som kan detekteras som linjedelning i ett spektrum. Forskarna simulerade denna effekt i kvantprickar gjorda av olika halvledarmaterial, rör sig långsamt genom elektriska fält. De löste Schrödinger-ekvationen för systemet, observerade starka slagmönster i spinnvärdena och avslöjade att spin-omloppskoppling sker i dessa långsamt rörliga prickar, inducerar ett magnetfält i frånvaro av ett externt. Dessa framväxande magnetiska egenskaper tyder på att prickarna kan, verkligen, har potential inom kvantberäkning som lagrings- och bearbetningsenheter.