Пристрій, створений вченими з тель-авівського університету, складається з двох шарів бору і азоту і має повторювану гексагональну структуру. Завдяки квантово-механічному ефекту, званому квантовим тунелюванням, електрони атомів цих елементів можуть переміщатися через проміжок між двома шарами, змінюючи стан пристрою і дозволяючи йому кодувати цифрову інформацію.
Цей принцип схожий на той, завдяки якому працюють сучасні обчислювальні пристрої. Серце комп’ютерів містить безліч крихітних кристалів, кожен з яких складається приблизно з мільйона атомів, укладених в ряд шарів по 100 атомів. Коли електрони переміщуються через проміжки між шарами, комп’ютери можуть перемикатися між двома двійковими станами (0 і 1), які складають основу одиниці цифрової інформації — біта.
Природний тривимірний стан вищеописаних кристалів передбачає безліч шарів, поміщених один над одним і повернених на 180 градусів щодо сусіднього шару. Творці нової розробки зуміли штучно викласти шари паралельно і без обертання. Так вийшло ідеальне перекриття з атомів.
нова технологія може зменшити розміри комп’ютерів, зробити їх більш швидкими і енергоефективними. Зображення: тель-авівський університет
Квантове тунелювання дозволяє частинкам (в даному випадку електронам) проходити через, здавалося б, непрохідні бар’єри. Це відбувається тому, що в квантовій фізиці частинки існують одночасно як хвилі і як частинки; ці хвилі являють собою прогнозовані ймовірності існування частинки в даному просторі. Саме ця здатність дозволяє електронам переміщатися між шарами бору і азоту в пристрої.
Причому ці два шари не ідеально вирівняні-замість цього вони трохи зсуваються щодо центру один одного, так що протилежні заряди кожного шару перекриваються. Це змушує вільні електрони (негативно заряджені) рухатися до одного шару, а позитивно заряджені атомні ядра — до іншого, створюючи невелику електронну поляризацію. Таким чином, всередині пристрою одна сторона заряджена позитивно, а інша-негативно.
Регулюючи те, як один шар співвідноситься з іншим, можна змінити поляризацію на протилежну, перевівши пристрій з одного двійкового стану в інший, а разом з ним і збережену інформацію.
Зменшуючи розмір технології до двох шарів атомів, дослідники змогли прискорити рух електронів. Прискорення електронів дозволить зробити майбутні пристрої більш швидкими і енергоефективними.
Під час розвитку обчислювальної техніки в кінці 20-го і початку 21-го століть зростання обчислювальної потужності комп’ютерів описувався законом мура, який говорить, що кількість транзисторів, які можуть поміститися на мікросхемі, подвоюється кожні два роки з відповідним збільшенням продуктивності. Але в міру того, як виробники мікросхем досягають фундаментальних фізичних обмежень мінімального розміру транзисторів, ця тенденція сповільнюється. Дослідники сподіваються, що електронні чіпи, засновані на конструкції нового пристрою, можуть дати новий поштовх розвитку обчислювальної техніки.
