Одноатомный транзистор открывает новые перспективы для квантовых вычислений

Ученые Технологического университета Хельсинки (Финляндия), университетов Нового Южного Уэльса и Мельбурна (Австралия) построили транзистор, в котором активная зона состоит всего из одного атома фосфора в кремнии. Основой разработки является эффект квантового туннелирования (когда микрочастица преодолевает потенциальный барьер с остаточной энергией меньше высоты барьера).

Последовательный туннельный эффект между атомом фосфора, истоком и кремниевым стоком транзистора инициируется (или подавляется) с помощью изменения напряжения на ближайшем к атому металлическом электроде (толщиной несколько десятков нанометров). Ученые не ставили перед собой цель создать самый маленький транзистор для обычных компьютеров – они работали над построением одноатомного квантового бита, который смог бы стать основой квантового компьютера.

Совершенствование компьютерной техники неразрывно связано с уменьшением размера транзистора, и, поскольку миниатюризация имеет свои естественные пределы, эксперты уже в ближайшее время ожидают снижение темпов роста производительности. В новом транзисторе электрический ток проходит всего через один атом, что дает возможность изучать специфические для таких масштабов эффекты. В частности, ученые смогли впервые наблюдать ускорение (spin up) и замедление (spin down) вращения в отдельном атоме фосфора, что является важным шагом к управлению логическим состоянием кубита.

Результаты работы опубликованы в журнале Nano Letters, который выпускается Американским химическим обществом (ACS).

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365