Effetti quantistici: Nuovo schema per i transistor a singolo atomo
Il componente più importante di un computer - così piccolo che la fisica quantistica prende il sopravvento. I ricercatori hanno dimostrato in laboratorio come controllare l'elettricità con un solo atomo.
Per decenni i produttori di chip hanno cercato di produrre transistor sempre più piccoli. Gli interruttori on/off sono l'elemento centrale di un chip per computer. Più piccoli sono, più se ne possono ospitare e più potente è il computer. All'estremità inferiore della scala di dimensioni, tuttavia, non c'è solo un aumento delle prestazioni: se il componente si riduce al di sotto di un certo limite, gli effetti quantistici dominano il processo. Grazie a questi effetti, un giorno potrebbe essere possibile costruire un computer quantistico adatto all'uso quotidiano.
I ricercatori guidati da Richard Silver del National Institute of Standards and Technology degli Stati Uniti descrivono ora come produrre transistor affidabili il cui elemento centrale è costituito da un solo atomo nella rivista scientifica "Nature Communications". Hanno utilizzato il reticolo atomico regolare di una superficie di silicio per disporre gli atomi di fosforo in modo tale da creare tra loro spazi vuoti di una lunghezza esattamente definita. Se al costrutto viene applicata una tensione, i singoli elettroni possono saltare ripetutamente da un atomo di fosforo all'altro in modo da far scorrere la corrente tra di essi.
Il fattore decisivo è che gli elettroni possono compiere il salto solo grazie all'effetto fisico quantistico del tunnelling. Superano una barriera che in realtà non possono superare. Modificando gli spazi tra gli atomi di pochi nanometri, Silver e il suo team sono riusciti a manipolare le proprietà di tunnelling del transistor in modo mirato.
Un lungo cammino dalla teoria alla pratica
Lo studio è ancora una ricerca di base. I ricercatori non hanno in mente alcuna applicazione concreta. Tuttavia, poiché il transistor funziona rigorosamente secondo i principi della fisica quantistica, potrebbe essere utilizzato anche per sfruttare altri effetti quantistici, come l'entanglement, generalmente necessario per la costruzione dei qubit. I qubit o bit quantistici costituiscono la base di ogni computer quantistico e possono essere tecnicamente realizzati in una grande varietà di modi. Il modo migliore per farlo è ancora in gran parte poco chiaro.
Silver e i suoi colleghi hanno trovato il modo di realizzare un computer quantistico.
Argento e colleghi lodano l'affidabilità del loro processo di fabbricazione. La fabbricazione di transistor a singolo atomo è un "processo difficile e complesso con il quale ognuno deve acquisire la propria esperienza. Ma ora abbiamo messo per iscritto i passaggi necessari, in modo che altri team non debbano più procedere per tentativi ed errori", afferma il coautore di Silver, Curt Richter, in un comunicato stampa dell'autorità statunitense NIST.
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