Создание лучшей компьютерной микросхемы сегодня означает зубрежку больше транзисторов на кремниевую вафлю. Но будущим компьютерам даже, возможно, не понадобятся транзисторы, использующие электричество, чтобы сохранить или передать канатно-веревочные отходы 1’s или 0 как данные.
К той цели исследователи описывают в завтрашней Науке первые логические ворота, не полагающиеся на электрический ток, но вместо этого на квантовой природе электронов.Проблема с транзисторами состоит в том, что они сообщают данные через электрические провода, излучающие тепло, что внутренние болельщики должны фитиль прочь для предотвращения ущерба другим компьютерным компонентам. «Ранние версии чипа Pentium, произведенного столько же тепла за область единицы сколько электрическая плита», говорит Грегори Снайдер, инженер-электрик в университете Нотр-Дама в Индиане.
Сегодняшний кулер работы жареного картофеля – но компьютер без теплогенерирующих проводов в целом бежал бы еще более эффективно. «Наша идея состоит в том, чтобы сделать полный перерыв с транзисторами», говорит Снайдер.В 1991 Крэйг Лент и Вольфганг Пород Нотр-Дама предложили, чтобы транзисторы могли быть заменены когда-нибудь «точечными квантом клетками».
Теперь бригада Снайдера является первой для создания четырех из этих клеток работой как логические ворота. Исследователи вылепили алюминиевые квадраты размера микрометра, связанные соединениями оксида алюминия, через которые электроны могут «тоннель» от одного квадрата до другого.
Каждая квантовая клетка точки хранит «1», если два электрона находятся в северо-восточных и юго-западных углах, и «0», если они находятся в других углах. Такие клетки, они нашли, могли общаться друг с другом – при температурах чуть выше абсолютного нуля – через изменения в электрических полях, настроенных дополнительными электронами. Коммуникация является прямым заказом: Три клетки, окружающие, каждый продиктует, несет ли та клетка «1» или «0». Например, когда два из трех смежных клеток имеют 1, центральная клетка вынуждена соответствовать ему.
Эксперты говорят, что эти рабочие квантовые ворота логики являются впечатляющими, но предостерегите, что беспроводной компьютер мог быть на расстоянии по крайней мере в 20 лет. «Нет никакой причины, это не может работать, но это будет долгим процессом», говорит нанофизик Джон Такер из Университета Иллинойса, Равнины Урбаны. Проблема будет состоять в том, чтобы сократить размер этих квантовых точек к размеру отдельных молекул и заставить их работать при комнатной температуре.