Сделан прорыв в разработке квантового компьютера: ученые создали нанотранзистор размером в один атом

// // Исследования и разработки //

Исследователи из Финляндии и Австралии создали транзистор, рабочая часть которого состоит лишь из одного атома фосфора. Принцип работы устройства основывается на последовательном тунеллировании электронов между атомом фосфора и истоком и стоком транзистора. Тунеллирование можно разрешить или подавить путем контролирования напряжения расположенного рядом электрода диаметром в несколько десятков нанометров.

Быстрое развитие вычислительной техники, создавшее современное информационное общество, базируется на уменьшении размера транзисторов. Согласно закономерности, известной, как «закон Мура», количество транзисторов на кристалле удваивается каждые два года и вот уже четыре десятилетия этот закон подтверждался. В последнее десятилетие ученые заявляли, что развитие электроники неизбежно замедлится, поскольку пропорциональное уменьшение существующих сегодня технологий приведет к необходимости создавать транзисторы атомарного размера.

Однако это условие не остановило ученых, разработавших и создавших транзистор, в котором ток проходит через один единственный атом. Как вспоминает исследователь Микко Моттонен, -«Полгода назад нас с профессором Эндрю Дзураком спросили, считаем ли мы возможным создание транзистора из одного атома. Мы переглянулись и ответили, что уже его создали. Причем мы изначально не собирались максимально уменьшить обычный транзистор, мы намеревались разработать квантовую точку, которая станет основой квантового компьютера, созданием которого занято столько ученых во всем мире».

Ученые, таким образом, ставили целью использовать спин электрона для создания на основе атома фосфора квантовой точки, кубита, где переключение будет осуществляться посредством смены состояний «спин-вверх» и «спин-вниз».

Пробелы, которые появляются при уменьшении размеров транзистора до уровня атома связаны с появлением так называемых квантовомеханических эффектов. С одной стороны, эти явления должны дать транзистору новые возможности. С другой стороны, они приводят к несоответствующим классической механике эффектам. Однако основываясь именно на квантовой механике ученые надеются сделать прорыв в  вычислительной технике, создать квантовый компьютер, о котором уже столько написано.

В разработке принимали участие исследователи  из Технологического Университета Хельсинки (Helsinki University of Technology) и австралийских Университета Нового Южного Уэльса (University of New South Wales) и Мельбурнского Университета (University of Melbourne).