Molekulare Spinelektronik

Unser Konzept (Abbildung 1) wird inzwischen auch von anderen Gruppen untersucht. Allerdings besteht für die experimentelle Realisierung noch ein grosser Entwicklungsbedarf, insbesondere was die Nanotechnologie supramolekularer Selbstorganisation angeht. Unser Hauptaugenmerk liegt deshalb auf der Entwicklung der notwendigen Nanotechnologie, die international in Ansätzen zwar vorhanden ist, jedoch auf den vorliegenden Fall umgesetzt werden muss.

Fig. 1. Schema eines molekularen Quanten-Bit Registers, das durch eine Kombination von Mikroelektronik, Nanotechnologie und Organischer Chemie realisiert werden soll. Das Quanten-Bit ist im Spinsystem eines paramagnetischen Atoms kodiert, das in einem Fulleren-Käfig isoliert aufgehängt ist ("endohedrales Fulleren"). Die Kopplung der Spins aneinander wird durch magnetische Dipolfelder vermittelt, weshalb eine sehr gute Kontrolle der Anordnung auf der Nanometer-Skala notwendig ist. Rechenoperationen werden durch gepulste magnetische Resonanz realisiert. Die Adressierung einzelner Spins erfolgt durch einen Magnetfeldgradienten enlang der Kette, der durch ein Paar mikrostrukturierter Drähte erzeugt wird. Das "read-out gate" (hier nur symbolisch) wird in mehreren parallel Ansätzen entwickelt.