Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
Reklama1
Strona główna Start

Komputery kwantowe coraz bliżej

Fizycy z Instytutu Fizyki Polskiej Akademii Nauk w Warszawie i Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Ratyzbonie zbudowali nowy typ tranzystora spinowego. W półprzewodnikowej strukturze z tellurku kadmu silnie domieszkowanego manganem, wykonanej w IF PAN, elektrony tworzą dwuwymiarowe morze. Pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego elektrony w morzu zaczynają się przemieszczać, dopasowując swój spin do kierunku lokalnego pola magnetycznego generowanego przez magnesy z dysprozu. Pozwala to zabezpieczyć informację spinową przed utratą. (Źródło: IF PAN, ACh)

Fizycy z Instytutu Fizyki Polskiej Akademii Nauk w Warszawie i Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Ratyzbonie zbudowali nowy typ tranzystora spinowego. W półprzewodnikowej strukturze z tellurku kadmu silnie domieszkowanego manganem, wykonanej w IF PAN, elektrony tworzą dwuwymiarowe morze. Pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego elektrony w morzu zaczynają się przemieszczać, dopasowując swój spin do kierunku lokalnego pola magnetycznego generowanego przez magnesy z dysprozu. Pozwala to zabezpieczyć informację spinową przed utratą. (Źródło: IF PAN, ACh)
Powstał nowy tranzystor, który potrafi manipulować spinami elektronów – dzięki czemu może zamykać i otwierać przepływ prądu elektrycznego. Wynalazek jest krokiem ku budowie komputerów kwantowych - urządzeń wielokrotnie szybszych niż dzisiejsze.

Publikacja naukowców z niemieckiego Uniwersytetu w Ratyzbonie i z Instytutu Fizyki Polskiej Akademii Nauk w Warszawie na temat osiągnięcia pojawiła się w najnowszym wydaniu prestiżowego tygodnika „Science”.

Tranzystory powszechnie stosowane są w urządzeniach codziennego użytku - znajdują się np. w układach scalonych czy procesorach. Mogą kontrolować przepływ ładunków elektrycznych. Miniaturyzacja obwodów funkcjonujących na tej zasadzie jest jednak trudna m. in. z uwagi na wydzielające się ciepło. Szanse na dalszy postęp miniaturyzacji naukowcy upatrują w spintronice - dziedzinie, w której pod uwagę szczególnie bierze się nie ładunek elektryczny, ale inną cechę kwantową: spin elektronu, a więc wewnętrzny moment pędu.

"Spin elektronów może być efektywniej wykorzystany niż ich ładunek elektryczny" - stwierdza szef polskiego zespołu, prof. Tomasz Wojtowicz z IF PAN.

Jak poinformował IF PAN, pamięci spintroniczne nie traciłyby informacji po odłączeniu zasilania, a procesory spintroniczne potrafiłyby fizycznie modyfikować własne obwody, dopasowując swoją strukturę do aktualnych potrzeb. Z kolei umiejętność operowania spinami pojedynczych elektronów otworzyłaby drogę do budowy komputerów kwantowych – urządzeń, które zgodnie z przewidywaniami teoretyków będą realizować pewne klasy algorytmów w nieprawdopodobnie krótkim czasie. Na razie wiadomo, że opracowany przez badaczy tranzystor potrafi manipulować spinami elektronów – dzięki czemu może zamykać i otwierać przepływ prądu elektrycznego.


Nowy, tzw. adiabatyczny tranzystor spinowy ma na razie pewne ograniczenia - działa w temperaturze bliskiej zeru absolutnemu. Jednak ekspert z IF PAN zaznacza, że prototyp powstał nie po to, by zastąpić tradycyjne tranzystory w urządzeniach elektronicznych, jakich dziś używamy. Tranzystor opisany w publikacji w "Science" mógłby za to znaleźć zastosowanie w urządzeniach nowej generacji, a więc np. komputerach kwantowych. Takie zdolne do manipulowania spinami tranzystory mogłyby wchodzić np. w skład procesorów takich niewyobrażalnie szybkich komputerów.

Urządzenie opracowane przez niemiecko-polski zespół nie jest pierwszym w historii spinowym tranzystorem. Pierwszą ideę budowy półprzewodnikowego tranzystora spinowego przedstawiono w 1990 roku, a pomysł udało się sprawdzić doświadczalnie trzy lata temu. Otrzymane sygnały były jednak słabe, a elektrony szybko traciły początkowy kierunek spinu. Urządzenie niemiecko-polskiego zespołu okazało się wydajniejsze.

Realizacja nowej idei była możliwa głównie dzięki przyrządowi półprzewodnikowemu wykonanemu w IF PAN. Jego elementy powstały z tellurku kadmu z dużą domieszką manganu. „W tym doświadczeniu byliśmy dostawcami technologii półprzewodnikowych o wyjątkowych parametrach” - podkreśla prof. Wojtowicz i dodaje, że ruchliwość elektronów w nanostrukturach wytworzonych przez Polaków jest w tej grupie układów największa na świecie. „To efekt siedmiu lat intensywnej pracy nad obecnymi materiałami i niemal 20 lat naszych doświadczeń nad technologiami epitaksji z wiązek molekularnych, które rozwijamy wraz z profesorami Grzegorzem Karczewskim i Jackiem Kossutem w Środowiskowym Laboratorium Fizyki i Wzrostu Kryształów Niskowymiarowych IF PAN” - dodaje prof. Wojtowicz.

Idea adiabatycznego tranzystora spinowego w przyszłości będzie mogła być zrealizowana także za pomocą materiałów zbudowanych z innych pierwiastków niż kadm i tellur. Nowe tranzystory i urządzenia mogłyby wtedy działać także w temperaturze pokojowej, co byłoby kolejnym krokiem na drodze do zastosowań spintroniki.

Unikatowe struktury półprzewodnikowe w IF PAN powstały w ramach projektu „Kwantowe nanostruktury półprzewodnikowe do zastosowań w biologii i medycynie” realizowanego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka.


PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala
Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl




Tagi: tranzystor spinowy, komputer, magnes, pole magnetyczne, spin, elektronu, półprzewodnik, ładunek elektryczny, lab, laboratrium
Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

znajdz nas na fcb
Informacje dnia: Stypendia naukowe dla wybitnych młodych naukowców Nanomateriały pomagają w oczyszczaniu wody Pływanie zmniejsza ryzyko zgonu Męska płodność na poziomie molekularnym 16 mln euro dla naukowców zajmujących się żywnością Innowacyjne cewniki medyczne Stypendia naukowe dla wybitnych młodych naukowców Nanomateriały pomagają w oczyszczaniu wody Pływanie zmniejsza ryzyko zgonu Męska płodność na poziomie molekularnym 16 mln euro dla naukowców zajmujących się żywnością Innowacyjne cewniki medyczne Stypendia naukowe dla wybitnych młodych naukowców Nanomateriały pomagają w oczyszczaniu wody Pływanie zmniejsza ryzyko zgonu Męska płodność na poziomie molekularnym 16 mln euro dla naukowców zajmujących się żywnością Innowacyjne cewniki medyczne

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Warszawskie Stowarzyszenie Biotechnologiczne (WSB) „Symbioza” Obywatele Nauki NeuroSkoki Biomantis Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA BIOOPEN 2016 QDAY Mlodym Okiem Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja „Pomiędzy naukami – zjazd fizyków i chemików” WIMC WARSZAWA 2016 Konferencja Biomedyczna Projektor Jagielloński Instytut Lotnictwa EuroLab