Квантовый компьютер: "дырки" заменят электроны

Профессор Алекс Гамильтон (Alex Hamilton) и доктор Адам Миколич (Adam Micolich) из университета Нового Южного Уэльса (Сидней, Австралия) для ускорения работы и снижения потребления энергии чипами решили использовать в качестве носителей электрического тока не электроны, а «дырки». Правда, для того, чтобы такой «анти-ток» смог протекать, им понадобилось создать совершенно новый тип проводника — квантовые проводники, сообщает EurekAlert.

Квантовые проводники в 100 раз тоньше человеческого волоса, что позволяет использовать квантовые свойства полупроводников. Но не только малые размеры квантовых струн позволили сделать такое необычное открытие. Дело в том, что сами «дырки» имеют определенный спин, и благодаря этому их можно использовать в квантовых вычислениях, которые выполняют квантовые компьютеры. А квантовые наноструны могут играть роль «информационных магистралей» между квантовыми транзисторами.

«Мы почти десятилетие работали над проблемой квантовых струн, и теперь наши исследования, наконец, увенчались успехом, — говорит профессор Гамильтон. — Это открытие произведет революцию в области квантовых компьютеров, приблизив время их появления в бытовой электронике».

Производители микроэлектронных чипов обычно заинтересованы в постоянном увеличении скоростей полупроводниковых чипов, поэтому сегодня к гибридной магнитоэлектронной спинтронике привлечено пристальное внимание со стороны крупных компаний-инвесторов и производственных корпораций. Компания IBM, например, планирует в течение следующих 5–7 лет вывести на рынок спинтронные устройства хранения данных, обладающие высокой информационной плотностью.

Еще одно достоинство квантовых проводников в том, что они изолируют отдельные электроны, и ученые могут проводить над ними различные операции. Однако проф. Гамильтон упоминает и о проблеме, возникшей при работе с квантовыми устройствами: «Сегодня мы не можем производить достаточно качественные дырочные наноструктуры, так как традиционные технологии этого пока не позволяют. В нашем эксперименте дырки, перемещаясь по квантовому проводнику, испытывали сопротивление со стороны дефектов, имеющихся в нанопроводниках. Как только нам удастся снизить их количество, можно будет создать квантовые транзисторы и подобные им устройства».

#gallery#

Еще одно отличительное свойство «тока наоборот» — его спиновая упорядоченность. В проделанном эксперименте «дырки» перемещались одна за другой вдоль нанонити, и при этом спин каждой «дырки» был направлен вдоль проводника. По словам проф. Гамильтона, «это идеальная база для создания транзисторов, работающих с отдельными спинами». Электроны же не могут так спиново-упорядоченно проходить через проводники. Как сообщили ученые, их дальнейшая цель — совершенствование наноструктуры квантовых проводников для того, чтобы в будущем на их основе сконструировать спиновой транзистор.