碳纳米管中纯净且可局域调控的一维电子系统的实现

近年来，已发展出若干能够调控量子哈密顿量局域参数的实验系统，例如超冷原子、囚禁离子、超导电路与光子晶体。这些系统在设计上具有可忽略的 disorder，赋予其高度的可调性。相反，常规凝聚态系统中的电子存在于不完美的宿主材料内，受到不可控的随机 disorder 影响，这常常破坏脆弱的关联相并排除了局域可调性。因此，实现一个无 disorder 且可局域调控的凝聚态系统仍是一项突出挑战。在此，我们展示了一种新技术，能够在悬浮于前所未有复杂度的电路之上的碳纳米管中，确定性地创建可局域调控、超低 disorder 的电子系统。通过输运实验，我们证明电子可以被局域在纳米管上的任意位置，且其束缚势可以平滑地从一个位置移动到另一个位置。关于纳米管中心近乎完美的输运特性镜像对称性，证实了电子 disorder 的影响可忽略不计，从而允许在精密设计的一维势中进行实验。我们进一步展示了在选定间距上放置多根纳米管的能力，将这些器件推广到耦合的一维系统。这些新能力为在一维电子学、力学与自旋领域开展广泛的崭新实验打开了大门。