Kvantinis šuolis: šis būdas elektroniką leis paversti 1000 kartų greitesne

Mokslininkai atrado naują būdą, kaip itin greitai keisti kvantinės medžiagos elektroninę būseną. Eksperimento metu jiems pavyko perjungti medžiagą tarp laidžios ir izoliacinės būsenų – tai gali atverti kelią elektronikai, kuri veikia šimtus kartų greičiau nei dabartiniai silicio įrenginiai.

Proveržis elektronikos greičio galimybėse

Šiaurės rytų universiteto mokslininkai paviešino tyrimą, kuriame atskleidė, kaip galima pakeisti elektroninės materijos būseną pagal poreikį. Naudodami kontroliuojamo šildymo ir aušinimo, kitaip vadinamo terminio gaivinimo (angl. thermal quenching) metodą, jie suteikė elektronikai potencialą veikti 1000 kartų greičiau nei dabartiniai silicio pagrindu veikiantys įrenginiai.

Pasak mokslininkų, šis atradimas atvers galimybes pakeisti silicio komponentus į mažesnes ir ženkliai greitesnes kvantines medžiagas, nes pasitelkdami minėtą metodą, tyrėjai turi momentinę kontrolę – valdo ar medžiaga praleidžia, ar izoliuoja elektrą.

Šviesa – pagrindinis technologijos elementas

Kad terminio gaivinimo metodą būtų galima pritaikyti kvantinėms medžiagoms, mokslininkai naudoja šviesą. Anot Šiaurės rytų universiteto fizikos profesoriaus Gregory Fiete, tai pagrindinis greitį lemiantis komponentas, kuris svarbus ne tik informacijos perdavimo procese, bet ir kontroliuojant pačios medžiagos savybes:

„Nėra nieko greitesnio už šviesą, ir mes naudojame šviesą tam, kad valdytume medžiagos savybes praktiškai didžiausiu greičiu, kurį leidžia fizikos dėsniai.“

Apšviesdami kvantinę medžiagą „1T-TaS₂“ ir sukurdami kambario temperatūros sąlygas, tyrėjai atrado „slaptą metalinę būseną“, kuri gali akimirksniu perjungti medžiagos savybes. Mokslininkus nustebino tai, kad anksčiau ji veikė vos kelias sekundes ir tik žemoje temperatūroje. Tačiau pritaikius naują metodą, ši atrasta kvantinės medžiagos savybė gali išlikti stabili net kelis mėnesius – to anksčiau kvantinės elektronikos srityje dar nebuvo pasiekta.

Toks atradimas mokslininkams suteikė vilties, kad ši kvantinė medžiaga ateityje galėtų būti naudojama realiuose įrenginiuose. Taikant visus anksčiau minėtus metodus, elektroniniams prietaisams sumažėtų laidų ir izoliacinių medžiagų poreikis, o vietoj to būtų naudojama viena kvantinė medžiaga, kurią galima valdyti šviesa – ji praleis, o vėliau izoliuos elektros srovę.

Tai leis dabartiniams procesoriams, veikiantiems gigaherco dažniu, pereiti į revoliucinį teraherco dažnį, kuris ne tik gerintų elektronikos veikimą, bet ir galėtų būti pritaikytas dirbtiniam intelektui ir duomenų apdorojimui.

Kvantinės technologijos išlieka perspektyvia ateities galimybe. Pietų Australijos karinio jūrų laivyno pratybose buvo integruoti optiniai kvantiniai laikrodžiai, kurie savo galimybėmis pralenkia šiandienines GPS sistemas.

Viršelio nuotr. Matthew Modoono/„Northeastern University“