Comparación, especificaciones y una comparación del transistor de efecto de campo cuántico (QFET) al transistor acoplado cuántico (QCT)
Parte I. Marco comparativo: QCT vs. QFET
- Mecanismos de conducción
- Tipos de acoplamiento
- Pilas de materiales
- Regímenes de Operación
- Comportamiento funcional
- Cambio conceptual
→ Amplificación de campos evanescentes
(a) Recuperación de información perdida
(b) Habilitación de la comunicación acoplada por fase
(c) Acceso a canales cuánticos ocultos
1. Mecanismo de conducción
A Transistor de efecto de campo cuántico (QFET) Modula el potencial en un pozo cuántico o canal bidimensional de gas de electrones (2DEG) mediante un campo eléctrico. La conducción también se produce a través de una capa semiconductora continua, como GaAs, InP o MoS₂.
En contraste, la Transistor acoplado cuántico (QCT) No contiene ningún canal conductor continuo. Dos capas de grafeno están separadas por una barrera aislante de h-BN, y la corriente fluye solo a través de ellas. tunelización cuántica, ni deriva ni difusión.
En lenguaje sencillo:
- QFET: los electrones se mueven atravesar un canal.
- QCT: aparecen electrones atravesar una barrera
Cada lámina de grafeno se puede polarizar de forma independiente, funcionando efectivamente como... análogo de electrodo y puerta. A diferencia de los transistores convencionales, el QCT requiere sin puerta de control adicional – su modulación surge directamente de polarización entre capas y tunelización acoplada por fase a través del medio h-BN.
2. Tipo de acoplamiento
En un QFET, el acoplamiento es electrostático. El campo de puerta modifica la concentración de portadores en el canal, alterando el flujo de corriente.
En una QCT, el acoplamiento es mecánica cuántica, basándose en la superposición de la función de onda a través de la barrera. Por lo tanto, la trayectoria de la señal es:
- QFET: campo eléctrico → densidad de carga → corriente
- QCT: fase de campo → resonancia de tunelización → probabilidad de tunelización
La QCT no solo modula la cantidad de corriente que fluye; también determina si dos estados cuánticos pueden interactuar.
3. Pila de materiales
| Capa | Transistor QFET | extensión QCT |
|---|---|---|
| Channel | GaAs, InP, Si, MoS₂ | Grafeno (G₁/G₂) |
| Barrera | Óxido (Al₂O₃, HfO₂) | h-BN (1–5 nm), atómicamente plano y con red adaptada al grafeno |
| Campo operatorio | Campo eléctrico inducido por puerta | Sesgo entre capas más modos de campo plasmónico |
Mientras que un QFET utiliza un dieléctrico de compuerta para controlar el flujo de portadores, el QCT utiliza el La barrera en sí misma como medio cuántico activo.
4. Régimen de funcionamiento
| Propiedad | Transistor QFET | extensión QCT |
|---|---|---|
| Frecuencia | Decenas a cientos de GHz | 10–50 THz (práctico), hasta 150 THz (intrínseco) |
| Coherencia | Ninguna (deriva clásica) | Resonancia de túnel coherente, transporte sensible a la fase |
| Escala de energía | rango de meV | Decenas a cientos de meV (ajustable por polarización) |
| Tipo de señal | corriente de carga | Campo acoplado en fase (modo plasmón-fonón) |
El QCT opera en un régimen coherente de alta frecuencia donde las relaciones de fase cuántica se convierten en el parámetro de control dominante.
5. Comportamiento funcional
Funcionalmente, el QCT se comporta menos como un interruptor de encendido y apagado y más como un acoplador resonante o mezclador cuánticoAl ajustar el sesgo entre capas y el ángulo de torsión relativo de las láminas de grafeno, el dispositivo puede:
- Acoplar selectivamente bandas de frecuencia específicas (como en un mezclador heterodino de terahercios)
- Amplificar la coherencia a través de la barrera de tunelización
- Actúa como un modulador de túnel cuántico ultrarrápido y de bajo ruido.
6. Cambio conceptual
El transistor acoplado cuánticamente representa un cambio fundamental en la filosofía del dispositivo:
Desde controlando la carga dentro de la materia →
a controlando la coherencia entre estados cuánticos.
Se trata, en esencia, de una Transistor reimaginado como un puente cuántico – no es una válvula para electrones, sino un conducto sintonizable para la fase cuántica.
Amplificación de campos evanescentes
Los modos evanescentes decaen exponencialmente con la distancia, pero transportan información de fase crucial. En la QCT, la amplificación de estos modos puede extender la coherencia y revelar canales de transferencia de información que de otro modo estarían ocultos.
(A) Recuperando información perdida
Los componentes evanescentes codifican información de alta frecuencia espacial (detalle fino): componentes de Fourier que se desvanecen rápidamente. Su amplificación restaura detalles que, de otro modo, se difuminarían más allá de la barrera.
(B) Habilitación de la comunicación acoplada por fase
A través de la barrera h-BN, la señal QCT no es una corriente que se propaga sino una acoplamiento de campo cercano bloqueado en fase. Amplificando este modo:
- Fortalece la modulación de la probabilidad de tunelización
- Aumenta la relación señal-ruido para lograr efectos coherentes
- Permite potencialmente la transferencia de información a través de la coherencia de fase en lugar del flujo de corriente continua.
(C) Accediendo a canales cuánticos ocultos
Los campos evanescentes representan la superposición entre los dominios clásico y cuántico: trazas de fotones virtuales, efecto túnel plasmónico y correlaciones no locales. Su amplificación permite acceder a estos canales ocultos, lo que permite la interacción a través de campos no radiativos.
Mecanismo: En el QCT, Resistencia diferencial negativa (NDR) o la retroalimentación cuántica reinyecta energía en los modos de tunelización, manteniendo el acoplamiento evanescente en lugar de permitir la desintegración.
En esencia, amplificar el campo evanescente significa amplificando el vacío mismo – reforzando el puente invisible donde reside la información pero no fluye la energía.
Estas propiedades sugieren que la QCT no es simplemente un dispositivo sino un banco de pruebas para preguntas más profundas sobre la coherencia cuántica y el flujo de información, lo que conduce directamente al marco de la señalización causal-foliada..
Parte II. Señalización Causal-Foliada (SFC)
- Axiomas fundamentales
- Cinemática y dinámica
- Reglas cuánticas y conservación
- Predicciones experimentales
- Protocolos de prueba
- Papel del QCT
Este artículo es parte de una serie, todos relacionados con un avistamiento inexplicable que tuve en 1986 en Irlanda:
- OVNI sobre la bahía de Galway Capítulo 1: El encuentro de Salthill de 1986
- El informe OVNI negro:El príncipe Carlos, un Jumbo Jet y una noche de misterios aéreos
- OVNI sobre la bahía de Galway Capítulo 2: Mayday psíquico de un OVNI estrellado
- OVNI sobre la bahía de Galway Capítulo 3: Los Tuatha Dé Danann irlandeses como visitantes cósmicos
- OVNI sobre la bahía de Galway Capítulo 4: Ingeniería inversa del transistor acoplado cuántico
- El transistor acoplado cuánticamente (QCT): Amplificando el vacío
- ¿Puede la información viajar más rápido que la luz? – ¿Sin romper la física?