| |
Первый одноатомный квантовый транзистор
 Новый транзистор оставил за спиной двух сильных конкурентов - графеновый транзистор толщиной в 10 атомов, созданный в университете Манчестера (Великобритания), и одноатомный транзистор, который был создан в Корнелльском университете (США) еще в 2002 г., но не смог заработать в полную силу.
В основе разработки лежит эффект квантового туннелирования, когда микрочастица преодолевает потенциальный барьер с остаточной энергией меньше "высоты" барьера. В обычной жизни вероятность такого явления стремится к нулю. На квантовом уровне это явление не только происходит на каждом шагу, но и является основой жизни на Земле - именно это явление позволяет Солнцу светить.
Принцип работы устройства основан на последовательном квантовом туннелировании одного электрона от атома фосфора до эмиттера и коллектора транзистора, сделанных их кремния. Туннелирование может быть подавлено или разрешено путем регулирования напряжения металлическим электродом шириной в несколько десятков нанометров.
Следует заметить, что, хотя ядро транзистора на самом деле имеет размер ровно в один атом, сопутствующее оборудование, особенно электрод, значительно больше по размерам (в масштабах атомов) и не позволяет упаковать существенно больше транзисторов в интегральную микросхему, чем это делается с помощью существующих полупроводниковых технологий. Тем не менее, как объясняют авторы, главной их целью было создание одноатомного квантового бита, который может стать фундаментом для построения квантового компьютера. С этой точки зрения открытие трудно переоценить: весь электрический ток в этом транзисторе проходит через один единственный атом, что позволяет глубоко исследовать явления, происходящие в столь малых масштабах.
Разработчикам одноатомного транзистора удалось впервые наблюдать состояния "раскрутки" ("spin up", ускорение вращения) и "закрутки" ("spin down", замедление вращения) в отдельном атоме фосфора - эти состояния можно трактовать как логические "1" и "0" соответственно. Это еще один огромный шаг к контролю логических состояний квантового бита, а главное, к созданию миниатюрного и стабильного квантового бита, который можно быстро и надежно считывать, записывать и хранить. Такие биты будут элементами ядра квантовых компьютеров, что сейчас развиваются во всем мире.
|
