比較、仕様、そして比較 量子電界効果トランジスタの （QFET） 量子結合トランジスタ（QCT）
パートI. 比較フレームワーク: QCT vs. QFET
- 伝導メカニズム
- カップリングの種類
- マテリアルスタック
- 運用体制
- 機能的行動
- 概念の転換
→ エバネッセント場の増幅
（a）失われた情報の回復
（b）位相結合通信の有効化
（c）隠された量子チャネルへのアクセス
1. 伝導メカニズム
A 量子電界効果トランジスタ（QFET） 量子井戸または二次元電子ガス（2DEG）チャネル内の電位を電界によって変調します。伝導はGaAs、InP、MoS₂などの連続した半導体層を介して発生します。
対照的に、 量子結合トランジスタ（QCT） 連続した導電チャネルは存在しない。2つのグラフェン層は絶縁性のh-BNバリアによって分離されており、電流は 量子トンネリングドリフトや拡散ではありません。
簡単な言葉で：
- QFET: 電子が移動する チャンネル。
- QCT: 電子が現れる 障壁。
各グラフェンシートは独立してバイアスをかけることができ、実質的に両方の機能を果たす。 電極とゲートのアナログ従来のトランジスタとは異なり、QCTでは 追加の制御ゲートなし – その変調は直接的に 層間バイアスと位相結合トンネル h-BN媒体全体にわたって。
2. カップリングタイプ
QFETでは、結合は 静電気ゲート電界はチャネル内のキャリア濃度を変化させ、電流の流れを変えます。
QCTでは、カップリングは 量子力学的障壁を越えた波動関数の重なりを利用している。したがって、信号経路は次のようになる。
- QFET: 電界 → 電荷密度 → 電流
- QCT: 場の位相 → トンネル共鳴 → トンネル確率
QCT は単に電流の量を調節するだけではなく、2 つの量子状態が相互作用できるかどうかを決定します。
3. マテリアルスタック
| 層 | QFET | QCT |
|---|---|---|
| チャネル | GaAs、InP、Si、MoS₂ | グラフェン（G₁/G₂） |
| 障壁 | 酸化物（Al₂O₃、HfO₂） | h-BN（1～5 nm）、原子レベルで平坦でグラフェンと格子整合 |
| 手術野 | ゲート誘起電界 | 層間バイアスとプラズモニック場モード |
QFETはゲート誘電体を使ってキャリアの流れを制御しますが、QCTは 障壁自体が能動的な量子媒体である.
4. 運用体制
| プロパティ | QFET | QCT |
|---|---|---|
| 周波数 | 数十から数百GHz | 10～50 THz（実用）、最大150 THz（固有） |
| コヒーレンス | なし（古典的ドリフト） | コヒーレントトンネル共鳴、位相敏感輸送 |
| エネルギースケール | meV範囲 | 数十から数百meV（バイアス調整可能） |
| 信号タイプ | 充電電流 | 位相結合場（プラズモン-フォノンモード） |
QCT は、量子位相関係が主要な制御パラメータとなる高周波のコヒーレント領域で動作します。
5. 機能的行動
機能的には、QCTはオンオフスイッチというよりは、 共鳴結合器または量子ミキサーグラフェンシートの層間バイアスと相対的なねじれ角を調整することで、デバイスは次のことが可能になります。
- 特定の周波数帯域を選択的に結合（テラヘルツヘテロダインミキサーなど）
- トンネル障壁を越えたコヒーレンスを増幅する
- 超高速、低ノイズの量子トンネル変調器として機能する
6. 概念の転換
量子結合トランジスタは、 デバイス哲学の根本的な変化:
from 物質内の電荷を制御する →
〜へ 量子状態間のコヒーレンスを制御する。
それは本質的には、 量子ブリッジとして再考されたトランジスタ – 電子用のバルブではなく、量子位相を調整できる導管です。
エバネッセント場の増幅
エバネッセントモードは距離とともに指数関数的に減衰しますが、重要な位相情報を伝達します。QCTでは、これらのモードを増幅することでコヒーレンスを拡張し、隠れていた情報伝達経路を明らかにすることができます。
（a） 失われた情報の回復
エバネッセント成分は、高空間周波数（微細なディテール）情報を符号化します。これは、急速に減衰するフーリエ成分です。これを増幅することで、バリアの外側ではぼやけてしまうディテールを復元できます。
（b） 位相結合通信の有効化
h-BN障壁を越えると、QCT信号は伝播する電流ではなく、 位相同期近接場結合このモードを増幅する：
- トンネル確率の変調を強化する
- コヒーレント効果の信号対雑音比を向上
- 直流電流ではなく位相コヒーレンスによる情報伝達を可能にする可能性がある
（c） 「隠された」量子チャネルへのアクセス
エバネッセント場は、古典領域と量子領域の重なり合う部分、すなわち仮想光子、プラズモニックトンネル効果、そして非局所相関の痕跡を表す。エバネッセント場を増幅することで、これらの「隠れた」チャネルにアクセスし、非放射場を介した相互作用が可能になる。
メカニズム： QCTでは、 負性微分抵抗（NDR） あるいは量子フィードバックがエネルギーをトンネルモードに再注入し、減衰させる代わりにエバネッセント結合を維持します。
本質的に、エバネッセント場を増幅するということは 空虚そのものを増幅する – 情報は存在するがエネルギーが流れない目に見えない橋を強化します。
これらの特性は、QCTが単なるデバイスではなく、量子コヒーレンスと情報の流れに関するより深い疑問のテストベッドであり、因果葉状シグナリングの枠組みに直接つながることを示唆している。.
パートII. 因果葉状シグナル伝達（CFS）
- コア公理
- 運動学と動力学
- 量子則と保存則
- 実験予測
- テストプロトコル
- QCTの役割
この記事は、私が 1986 年にアイルランドで目撃した説明のつかない出来事に関するシリーズの一部です。