На смену элементам электронных приборов, для которых применимо классическое описание, приходит элементная база наноэлектроники, где необходим квантовомеханический подход. Квантово-размерные наноструктуры важны не только для наноэлектроники, но и как основа информационных систем нового поколения, для создания магниточувствительных детекторов, сверхмалых лазерных источников.
Современная субмикронная технология позволяет создавать объекты, в которых движение электронов локализовано в плоскости. Если к тому же потенциал ограничивает электроны в одном направлении в плоскости, то электроны могут свободно двигаться только в одном оставшемся – это квантовые проволоки. Если же ограничивается движение в обоих направлениях, получаем квантовую точку.
Квантовые точки (КТ) – это гигантские (по сравнению с атомами) искусственные атомы с контролируемыми параметрами. Современные технологии позволяют получать и отдельные КТ, и массивы КТ с контролируемыми параметрами, такими как расположение, область локализации, число носителей заряда, крутизна удерживающего потенциала. Чтобы значимо изменить свойства обычных атомов, требуются поля, как в нейтронных звездах, а для квантовых точек – вполне доступные в земных лабораториях. Системы же КТ могут рассматриваться как искусственные гигантские молекулы с контролируемо изменяемыми параметрам. Периодические и апериодические массивы КТ – искусственные кристаллы и квазикристаллы.
Квантовые точки активно применяются в полупроводниковых лазерах, детекторах излучения, дозиметрах, биосенсорах, солнечных батареях и т.д. В последнее время возрос интерес к квантовым точкам в качестве элементной базы наноэлектроники, для мало- и одноэлектронных транзисторов, элементов памяти, кубитов и логических вентилей – то есть элементов квантового компьютера.
Наконец, квантовые точки могут оказаться полезными и при создании квантовых нейронных сетей – для задач искусственного интеллекта и классификации больших данных, и в этом направлении уже ведутся интенсивные исследования.