量子技术（Quantum Technology）是一门新兴的物理和工程领域，它的原理是基于量子力学的种种特性，如量子纠缠、量子叠加和量子隧穿，从而应用在量子计算、量子传感器和量子计量等领域。

近日，维也纳的科学家使用一种特殊的制造工艺将锗与铝结合，产生了一种称之为单片金属-半导体异质结构的新型电子元件。这种元件表明铝变得超导时，将该特性转移到相邻的半导体中，从而控制电场，处理量子位。

研究人员指出，使用这种方法的优势之一是实现基于锗的量子电子学。早在2020年，就有科学家指出基于锗的系统可能是量子技术的关键，因为它具有强大的自旋轨道耦合和承载超导关联的能力。但是，当锗变成纳米级时，产生高质量的电触点极其困难。

为了找到方法产生更节能的纳米结构，维也纳的科学家一直在进行研究。终于，他们发现，当纳米级的锗和铝接触并加热时，其原子会扩散到邻近的材料中，锗原子会移动到铝中，反之亦然。当他们将温度提高到350摄氏度时，锗原子从纳米丝的边缘扩散开来，形成了铝可以渗透的空间。

这种特殊的制造工艺形成了完美的单晶，其中铝原子以均匀的图案排列。与将电接触应用于半导体的传统方法相比，没有一个原子是无序的。研究人员能够证明，这种锗和铝的单片金属半导体异质结构首次在纯锗中表现出超导性。

这种新型纳米结构结合了量子技术的各种优势，例如高载流子迁移率、出色的可操作性，并且非常适合已建立的微电子技术。

该研究论文题为“Al–Ge–Al Nanowire Heterostructure: From Single‐Hole Quantum Dot to Josephson Effect”，已发表在Advanced Materials上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202101989

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