Квантовый компьютер: "дырки" заменят электроны
В погоне за постоянным уменьшением размеров электронных чипов ученые пришли к созданию проводников, которые даже не используют электроны для проведения электрического тока.
Перспективы использования таких проводников - квантовые компьютеры и сверхбыстрые транзисторы с низким энергопотреблением.
Профессор Алекс Гамильтон (Alex Hamilton) и доктор Адам Миколич (Adam Micolich) из университета Нового Южного Уэльса (Сидней, Австралия) для ускорения работы и снижения потребления энергии чипами решили использовать в качестве носителей электрического тока не электроны, а "дырки". Правда, для того, чтобы такой "анти-ток" смог протекать, им понадобилось создать совершенно новый тип проводника - квантовые проводники, сообщает EurekAlert.
Квантовые проводники в 100 раз тоньше человеческого волоса, что позволяет использовать квантовые свойства полупроводников. Но не только малые размеры квантовых струн позволили сделать такое необычное открытие. Дело в том, что сами "дырки" имеют определенный спин, и благодаря этому их можно использовать в квантовых вычислениях, которые выполняют квантовые компьютеры. А квантовые нано-струны могут играть роль "информационных магистралей" между квантовыми транзисторами.
"Мы почти десятилетие работали над проблемой квантовых струн, и теперь наши исследования, наконец, увенчались успехом, - говорит профессор Гамильтон. - Это открытие произведет революцию в области квантовых компьютерах, приблизив время их появления в бытовой электронике".
Производители микроэлектронных чипов обычно заинтересованы в постоянном увеличении скоростей полупроводниковых чипов, поэтому сегодня к гибридной магнитоэлектронной спинтронике привлечено пристальное внимание со стороны крупных компаний-инвесторов и производственных корпораций. Компания IBM, например, планирует в течение следующих 5-7 лет вывести на рынок спинтронные устройства хранения данных, обладающие высокой информационной плотностью.
Еще одно достоинство квантовых проводников в том, что они изолируют отдельные электроны, и ученые могут проводить над ними различные операции. Однако проф. Гамильтон упоминает и о проблеме, возникшей при работе с квантовыми устройствами: "Сегодня мы не можем производить достаточно качественные дырочные наноструктуры, так как традиционные технологии этого пока не позволяют. В нашем эксперименте дырки, перемещаясь по квантовому проводнику, испытывали сопротивление со стороны дефектов, имеющихся в нано-проводниках. Как только нам удастся снизить их количество, можно будет создать квантовые транзисторы и подобные им устройства".
Еще одно отличительное свойство "тока наоборот" - его спиновая упорядоченность. В проделанном эксперименте "дырки" перемещались одна за другой вдоль нанонити, и при этом спин каждой "дырки" был направлен вдоль проводника. По словам проф. Гамильтона, "это идеальная база для создания транзисторов, работающих с отдельными спинами". Электроны же не могут так спиново-упорядоченно проходить через проводники. Как сообщили ученые, их дальнейшая цель - совершенствование наноструктуры квантовых проводников для того, чтобы в будущем на их основе сконструировать спиновой транзистор.
|
