下一代計算機的關鍵?單原子電晶體在原子尺度下操控量子計算

2020-12-04 放牛班的秘密花園

微型技術可能對下一代計算機產生巨大的影響,大幅增強內存性能和處理能力。取得這些進步的關鍵在於數個原子甚至單原子電晶體的發明。

美國國家標準與技術研究院(NIST)和馬裡蘭大學的科學家們最近發表的研究成果,為如何實現這種微型技術提供了設計藍圖。

據《科學新聞》(Science News)報導,該項嘗試面臨的一大挑戰是如何複製這麼小的電晶體,其作用類似於微型開關。憑藉其設計方法,NIST領導的團隊成為史上第2個造出單原子電晶體的團隊,也是第一個批量造出僅有單電子的電晶體的團隊,這些電晶體的幾何結構可以在原子層面上操縱。

科學家們還能控制量子隧穿(quantum tunneling)現象,從而影響單個電子穿過物理間隙或電晶體電子屏障的速度。管理這一過程的意義在於使電晶體實現量子力學中的「量子糾纏」。這可能會引導出生成量子比特(量子位)的新方法,後者是量子計算的基本信息單位。

美國國家標準與技術研究院的研究員理察·西爾弗解釋說,其精確複製能充當量子位的設備的方法有幾項關鍵創新,比如用矽層密封磷原子以保護它們,然後向嵌入的原子發送電流。

他們的成就還有個值得注意的地方,就是這種與微型電晶體進行電接觸的方法成功率幾乎有100%,這使該設備可以作為電路的一部分運行。

來源:bigthink,編譯:Sail2008

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