Strona główna Aktualności
Technologie

Komputery kwantowe coraz bliżej

25.07.2012 Technologie, Innowacje
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 w rozmowie z PAP szef polskiego zespołu, prof. Tomasz Wojtowicz z IF PAN.

 

Jak poinformował IF PAN w przesłanym PAP komunikacie, 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.

 

Szczegóły na temat wynalazku dostępne są na stronie http://info.ifpan.edu.pl/press/news/12/07/IFPAN120719.html

 

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

 

lt/ ula/bsz

Podziel się
Ocena: 0 głosów

Logowanie



Nie pamiętam hasła

Rejestracja

Komentarze: 0
Skomentuj Zobacz wszystkie  

Uwaga Redakcje!

Wszelkie materiały PAP (w szczególności depesze, zdjęcia, grafiki, pliki video) zamieszczone w serwisie "Nauka w Polsce" chronione są przepisami ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych oraz ustawy z dnia 27 lipca 2001 r. o ochronie baz danych.

 

PAP S.A. zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - www.naukawpolsce.pap.pl. W przypadku portali społecznościowych prosimy o umieszczenie jedynie tytułu i leadu naszej depeszy z linkiem prowadzącym do treści artykułu na naszej stronie, podobnie jak to jest na naszym profilu facebookowym. 

 

Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów video.

 

Informacje tekstowe z kategorii "Świat" można pozyskać odpłatnie abonując Serwis Nauka i Zdrowie PAP. Serwis ten zawiera ponadto wiele innych najnowszych doniesień naukowych z zagranicy oraz materiałów dotyczących szeroko rozumianej problematyki zdrowotnej. 

 

Informacje na temat warunków umowy można uzyskać w Dziale Sprzedaży i Obsługi Klienta PAP, tel.: (+48 22) 509 22 25, e-mail:  pap@pap.pl

 

Informacje o przedruku artykułów z Serwisu Nauka w Polsce, prośby o patronaty medialne, informacje o prowadzonych badaniach, organizowanych konferencjach itd., prosimy przesyłać na adres: naukawpolsce@pap.pl

 

 

Najpopularniejsze materiały

więcej

Książka

"Bagdad. Miasto pokoju, miasto krwi" - różne oblicza irackiego miasta "Bagdad. Miasto pokoju, miasto krwi" - różne oblicza irackiego miasta

Intelektualny i naukowy motor świata, a przy tym miasto, które imponowało przepięknymi i mądrze zorganizowanymi rozwiązaniami architektonicznymi... Opinię godną starożytnej Aleksandrii czy mitycznej Atlantydy miał ponad tysiąc lat temu Bagdad, dziś kojarzony z chaosem i zamachami.

Więcej

Myśl na dziś

Nauka w szkołach powinna być prowadzona w taki sposób, aby uczniowie uważali ją za cenny dar, a nie za ciężki obowiązek
Albert Einstein

Nasz blog

Rektorzy, naukowcy! Doceńcie rolę popularyzacji! Rektorzy, naukowcy! Doceńcie rolę popularyzacji!

Rola komunikacji naukowej na polskich uczelniach wciąż nie jest dostatecznie doceniona. Ani przez naukowców, ani przez władze uczelni. Zdawałoby się, że prezentowanie osiągnięć naukowców to zadanie biur prasowych. Te jednak często mają ustalone zupełnie inne priorytety.

Więcej

Tagi

-->