Ενα βήμα πιο κοντά στους κβαντικούς υπολογιστές

Το τρανζίστορ ενός ατόμου φωσφόρου ανοίγει νέους ορίζοντες, υποστηρίζουν οι επιστήμονες

ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ Στέφανος Κρίκκης  | ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΗ: 21/02/2012 20:00 |
Ενα βήμα πιο κοντά στους κβαντικούς υπολογιστές
Γραφική απεικόνιση του νέου τρανζίστορ. Το φωτεινό σημείο στο μέσον είναι το άτομο φωσφόρου και τα μακρόστενα πορτοκαλί σχήματα τα ηλεκτρόδια. Το κόκκινο φόντο υποδηλώνει τον κρύσταλλο πυριτίου

Παράθυρο για τη δημιουργία κβαντικών υπολογιστών ανοίγει η κατασκευή ενός μικροσκοπικού τρανζίστορ που αποτελείται από ένα μόνο άτομο φωσφόρου. Το τρανζίστορ αυτό κατασκευάστηκε από αυστραλούς και αμερικανούς ειδικούς και στην τελική του μορφή αποτελείται από ένα άτομο φωσφόρου που είναι ενσωματωμένο σε κρύσταλλο πυριτίου.
Παρά το γεγονός ότι ήδη από το 2002 κατασκευάστηκαν και άλλα τρανζίστορ αποτελούμενα από μόνο ένα άτομο, οι ερευνητές υποστήριξαν στην επιθεώρηση «Nature Nanotechnology» ότι το συγκεκριμένο επίτευγμα χαρακτηρίζεται από την ακρίβεια και τη λεπτομέρεια στην κατασκευή του, η οποία ακολουθεί τις βιομηχανικές προδιαγραφές, καθιστώντας το λειτουργικό, σε αντίθεση με τους προκατόχους του. Οι επιστήμονες από τα πανεπιστήμια New South Wales και Purdue θεωρούν ότι η κατασκευή του λειτουργικού μονοατομικού τρανζίστορ υποδεικνύει το πόσο πιο μικρά μπορεί αυτά να γίνουν στο μέλλον. Εως σήμερα τα μικρότερα τρανζίστορ που έχουν κατασκευαστεί από την Intel έχουν διάμετρο 22 δισεκατομμυριοστά του μέτρου που ισοδυναμεί με τη διάμετρο λιγότερων από 100 ατόμων.
Τα τρανζίστορ είναι αγώγιμα και επιτρέπουν τη ροή ρεύματος στα τσιπ σιλικόνης. Τοποθετούνται ανάμεσα σε δύο ηλεκτρόδια. Ο συνδυασμός τρανζίστορ σε ένα τσιπ δημιουργεί λογικά κυκλώματα που εκτελούν υπολογισμούς. Οι εταιρείες παραγωγής τσιπ υπολογιστών προσπαθούν να φτιάχνουν όσο μικρότερα τρανζίστορ γίνεται, αυξάνοντας έτσι την ισχύ των υπολογιστών. Γι' αυτό και η νανοτεχνολογία θεωρείται το όχημα κατασκευής κβαντικών υπολογιστών με «απεριόριστες» δυνατότητες.
Για να κατασκευάσουν το συγκεκριμένο τρανζίστορ οι ειδικοί χρησιμοποίησαν την τεχνική της μκροσκοπίας σάρωσης σήραγγας, που στην ουσία είναι ένα τηλεσκόπιο ατομικής ακρίβειας στο οποίο τα ηλεκτρόνια δημιουργούν «σήραγγα» ανάμεσα στην άκρη και στην επιφάνεια των μικροσκοπίων, επιτρέποντας την κατασκευή ατομικών ή μοριακών τοπίων.
Με το μικροσκόπιο δημιούργησαν μια μικρή κοιλότητα στην επιφάνεια πυριτίου που ήταν καλυμμένη από μία στρώση ατόμων υδρογόνου. Στη συνέχεια χρησιμοποίησαν φωσφίνη - που είναι αέριο - για να τοποθετήσουν ένα άτομο φωσφόρου ανάμεσα σε δύο ηλεκτρόδια στην επιφάνεια του πυριτίου. Η διοχέτευση ηλεκτρικής τάσης απέδειξε τη λειτουργικότητά του.