`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

BEST CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонид Бараш

Возможности для практической полупроводниковой спинтроники

+33
голоса

Может быть, в будущем появятся информационные технологии, в которых спин электрона будет использоваться для хранения, обработки и передачи информации в квантовых компьютерах. Задача ученых - использовать спиновые квантовые информационные технологии при комнатной температуре. Группа исследователей из Швеции, Финляндии и Японии создала полупроводниковый компонент, в котором можно эффективно обмениваться информацией между электронным спином и светом при комнатной температуре и выше. Новый метод описан в статье, опубликованной в Nature Photonics.

Хорошо известно, что электроны имеют отрицательный заряд, а также обладают другим свойством, а именно спином. Последнее может сыграть важную роль в развитии информационных технологий.

Спинтроника - многообещающий кандидат для будущих информационных технологий - использует это квантовое свойство электронов для хранения, обработки и передачи информации. Это дает важные преимущества, такие как более высокая скорость и меньшее потребление энергии по сравнению с традиционной электроникой.

Развитие спинтроники в последние десятилетия было основано на использовании металлов, и это имело большое значение для возможности хранения больших объемов данных. Однако было бы несколько преимуществ в использовании спинтроники на основе полупроводников.

«Одним из важных преимуществ спинтроники, основанной на полупроводниках, является возможность преобразовывать информацию, представленную спиновым состоянием, и передавать ее свету, и наоборот. Технология известна как опто-спинтроника. Она позволила бы интегрировать обработку и хранение информацию на основе спина с передачей информации с помощью света», - говорит Вейминь Чень (Weimin Chen), профессор Университета Линчёпинга, Швеция, который руководил проектом.

Поскольку электроника, используемая сегодня, работает при комнатной температуре и выше, серьезной проблемой в развитии спинтроники было то, что электроны имеют тенденцию переключать и случайным образом изменять направление своего спина при повышении температуры. Это означает, что информация, закодированная в электронных спиновых состояниях, теряется или становится неоднозначной. Таким образом, необходимым условием для развития спинтроники на основе полупроводников является то, что мы можем установить практически все электроны в одно и то же спиновое состояние и поддерживать его, другими словами, чтобы они были поляризованными по спину, при комнатной и более высоких температурах. Предыдущие исследования позволили достичь максимальной спиновой поляризации электронов около 60% при комнатной температуре, что неприемлемо для крупномасштабных практических приложений.

Исследователи из Университета Линчёпинга, Университета Тампере и Университета Хоккайдо достигли спиновой поляризации электронов при комнатной температуре более 90%. Спиновая поляризация остается на высоком уровне даже до 110° C. Этот технологический прогресс, описанный в Nature Photonics, основан на опто-спинтронной наноструктуре, которую исследователи построили из слоев различных полупроводниковых материалов. Она содержит наноразмерные области, называемые квантовыми точками. Каждая квантовая точка примерно в 10 000 раз меньше толщины человеческого волоса. Когда спин-поляризованный электрон падает на квантовую точку, он излучает свет, а точнее, излучает одиночный фотон с состоянием (угловым моментом), определяемым спином электрона. Таким образом, считается, что квантовые точки обладают большим потенциалом в качестве интерфейса для передачи информации между электронным спином и светом, что будет необходимо в спинтронике, фотонике и квантовых вычислениях. В недавно опубликованном исследовании ученые показывают, что можно использовать соседний спиновой фильтр для удаленного управления электронным спином квантовых точек при комнатной температуре.

Квантовые точки сделаны из арсенида индия (InAs), а слой арсенида азота галлия (GaNAs) функционирует как фильтр спина. Между ними зажат слой арсенида галлия (GaAs). Подобные структуры уже используются в оптоэлектронных технологиях на основе арсенида галлия, и исследователи считают, что это может облегчить интеграцию спинтроники с существующими электронными и фотонными компонентами.

«Мы очень рады, что наши длительные усилия по накоплению опыта, необходимого для производства строго контролируемых N-содержащих полупроводников, определяют новый рубеж в спинтронике. До сих пор у нас был хороший уровень успеха при использовании таких материалов для оптоэлектроники, в высокоэффективных солнечных элементах и лазерных диодах. Теперь мы хотим продолжить нашу работу и объединить фотонику и спинтронику, используя общую платформу для световых и спиновых квантовых технологий», - говорит профессор Мирча Гуина (Mircea Guina), руководитель исследовательской группы Университета Тампере в Финляндии.

Возможности для практической полупроводниковой спинтроники

Экспериментальная установка, аналогичная той, которую использовали исследователи

Вы можете подписаться на нашу страницу в LinkedIn!

+33
голоса

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT