Оригинал статьи www.gazeta.ru

Еще один «строительный блок» будущего квантового компьютера готов к использованию – ученые разработали первый транзистор, состоящий всего из одного атома. Необычные характеристики микрообъекта могут сделать будущие технологии принципиально более эффективными, чем используемые сейчас. Анатолий Чубайс, глава госкорпорации «Роснано», давно обещал в кратчайшие сроки выбросить на рынок

отечественную нанопродукцию, после чего заявлял о необходимости покупать нанотехнологии за рубежом. Тем временем мировая наука не стоит на месте и продолжает совершенствовать свои наноустройства. Австралийские и финские ученые разработали транзистор, активной частью которого является всего лишь один атом – фосфора, – внедренный в кремниевую матрицу. Результаты их исследований публикует Nano Letters. Быстрое развитие компьютеров, которое явилось технической базой существующего сейчас информационного общества, базировалось в основном на уменьшении размера транзисторов. По этой причине, очевидно, в ближайшие десятилетия бурное развитие компьютерных технологий остановится или замедлится. Это произойдет из чисто технических соображений – даже самые маленькие и плотно упакованные транзисторы станут «слишком большими», если не перейдут на атомный уровень. Именно такое решение и предлагают ученые – весь электрический ток проходит всего лишь через один атом.

В основе работы прибора – последовательное туннелирование отдельных электронов между атомом фосфора и выходными контактами транзистора. Туннелирование подавляется или активируется изменением электрического напряжения на маленьком металлическом электроде – его ширина составляет всего несколько десятков нанометров.

«Конечно, наш транзистор вряд ли будет использоваться в классических компьютерах, да мы и не ставили себе такой цели – разработать очень маленький транзистор для обычного оборудования.

Наш транзистор скорее должен стать сердцем будущего квантового компьютера, над которым сейчас работают ученые по всему миру», – отметил один из авторов работы Микко Меттенен из Технологического университета Хельсинки.

Атомный уровень – итоговый предел сокращения размера транзистора – несет с собой возможные проблемы в работе устройства. Они связаны с так называемыми квантово-механическими эффектами.

Микромир живет по законам, отличным от физики макромира, поэтому обычная работа макротранзистора может пойти по иному пути на атомарном уровне.

С другой стороны, квантовые эффекты открывают недоступные в обычных условиях возможности в работе транзистора. Если ученые смогут их контролировать, новые квантовые компьютеры, возможно, будут работать по принципиально другой, более эффективной схеме.

Атомарный транзистор – родной брат технологий спинтроники. Именно изменение ориентации спина электронов донорного атома фосфора позволяет кодировать так называемый квантовый бит, или «кубит» информации.

Обсудить на форуме