قامت إحدى المجموعات بحل نظريًا لكيفية حل المشكلة تواصل بين نقطتين الكم يمكن أن تتأثر بالضوء. يوضح الفريق طرق التحكم في نقل المعلومات أو طاقة من نقطة كمومية إلى أخرى. وللقيام بذلك، قام الباحثون بحساب البنية الإلكترونية لنقطتين كموميتين أو بلورات نانوية تعمل مثل النقاط الكمومية. ويمكن استخدام النتائج لمحاكاة حركة الإلكترونات في النقاط الكمومية في الوقت الحقيقي. إن ما يسمى بالنقاط الكمومية هي فئة جديدة من المواد لها العديد من التطبيقات. يتم الحصول عليها عن طريق بلورات أشباه الموصلات الصغيرة ذات الأبعاد في نطاق النانومتر. يمكن التحكم في الخصائص الضوئية والكهربائية من خلال حجم هذه البلورات الموجودة في أحدث أجيال أجهزة التلفزيون ذات الشاشات المسطحة المتوفرة في السوق، حيث تضمن إعادة إنتاج ألوان ساطعة وعالية الدقة بشكل خاص. ومع ذلك، لا تُستخدم النقاط الكمومية كأصباغ فحسب، بل تُستخدم أيضًا في الخلايا الشمسية أو كمكونات لأشباه الموصلات. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامها مباشرة حتى مكونات الحوسبة التي تسمى الكيوبتات للكمبيوتر الكمومي.
الآن قام فريق بقيادة الدكتورة أنيكا باندي في HZB بتوسيع فهم التفاعل بين النقاط الكمومية المختلفة من خلال منظور ذري في منشور نظري. تترأس أنيكا باندي مجموعة نظرية الديناميكيات الإلكترونية والتحليل الطيفي في HZB وهي مهتمة بأصول الظواهر الفيزيائية الكمومية. على الرغم من أن النقاط الكمومية عبارة عن بلورات نانوية صغيرة جدًا، إلا أنها تتكون من آلاف الذرات ومضاعفات الإلكترونات. تؤكد الكيمياء النظرية، التي حصلت مؤخرًا على درجة الدكتوراه في جامعة Freie Universität، على أنه من الصعب حساب البنية الإلكترونية لمثل هذه البلورة شبه الموصلة باستخدام أجهزة الكمبيوتر العملاقة. ومع ذلك، فإن الأساليب المطورة بالكاد تصف المشكلة. في هذه الحالة، نحن نعمل مع إصدارات مخفضة من النقاط الكمومية التي تحتوي على حوالي مائة ذرة فقط والتي لها الخصائص المميزة للبلورات النانوية الحقيقية.
وبهذا النهج، وبعد عام ونصف من التطوير وبالتعاون مع البروفيسور جان كريستوف تريمبلاي من المركز الوطني للبحث العلمي في جامعة لورين في ميتز، تمكنوا من محاكاة تفاعل نقطتين كموميتين، تتكون كل منهما من مئات الذرات. في الخرسانة، درسنا كيف يمكن لهاتين النقطتين الكميتين أن تمتصا وتتبادلا وتخزنا الطاقة التي يتحكم فيها الضوء بشكل دائم. يتم استخدام نبضة الضوء الأولى للإثارة، في حين أن نبضة الضوء الثانية تحفز التخزين. قام الباحثون بفحص ثلاثة أزواج مختلفة من النقاط الكمومية لالتقاط تأثير الحجم والهندسة. علاوة على ذلك، قاموا بحساب الهيكل الإلكتروني بأعلى دقة ومحاكاة الحركة الإلكترونية في الوقت الحقيقي بدقة الفيمتو ثانية (10-15 ثانية).
