Одноатомный транзистор для квантовых компьютеров
Интернациональная группа исследователей из Технологического университета Хельсинки (Helsinki University of Technology), университета Нового Южного Уэльса (University of New South Wales) и университета Мельбурна (University of Melbourne) удачно завершила последовательность научно-исследовательских работ, результатом которых явилось создание полнофункционального транзистора, имеющего размеры равные всего одному атому. Создание для того чтобы транзистора дает ученым полигон для изучения явлений и новых исследований, каковые потом будут употребляться в скоро развивающейся области квантовых вычислений.
Принцип работы устройства основан на последовательном туннельном переходе единичных электронов между атомом фосфора, стоком и истоком транзистора. Туннелирование возможно подавлено либо не запрещаеться путём контроля напряжения на ближайшем железном электроде толщиной в пара десятков нанометров.
Не обращая внимания на то, что размеры активной части транзистора равны всего одному атому, размеры вторых составляющих, стока, затвора и истока (управляющего электрода) велики для атомарного масштаба. Исходя из этого, с применением нынешних разработок изготовления полупроводников вряд ли окажется разместить на кристалле намного большее количество таких одноатомных транзисторов, чем простых транзисторов.
(А) – Изображение одноатомных транзисторов, полученное посредством электронного микроскопа. (B) – измерение проводимости в магнитном поле (4 Тесла). Красным и желтым продемонстрированы поясницы
По словам врача Микко Мёттонена (Mikko Mottonen), учёные не собирались создать самый мелкий транзистор для хорошего компьютера, а придти к квантовому биту – сердцу квантовых компьютеров, над которыми на данный момент трудятся многие коллективы исследователей. Ученым уже удалось, применяя данный транзистор, достаточно четко зафиксировать два состояния атома фосфора, обусловленные направлением перемещения электрона, находящегося на верхнем слое. Эти состояния и будут в будущем определять состояния логической нуля и единицы, каковые являются базой бинарной вычислительной техники и арифметики.
Предстоящие изучения команды ученых будут направлены на получение полного контроля над состоянием атома фосфора, являющегося сердцем одноатомного транзистора. В конечном счет это будет полная реализация квантового бита (кубита), что возможно скоро прочтён, записан и сохранен на долгое время.