Уникальный квантовый материал поможет создать маленькие, но сверхмощные компьютеры

Ученые из Колумбийского университета в США создали квантовый материал, который позволят собрать мощные, но при этом компактные компьютеры. Об этом пишет сайт SciTechDaily.

В компьютерах информация передается во время перемещения электронов в полупроводниках и сохраняется в направлении вращения электрона в магнитных материалах. Чтобы уменьшить размеры машин и одновременно повысить их производительность, ученые ищут новые типы квантовых материалов, которые сочетают в себе несколько свойств — эта область науки называется спиновая электроника или сокращенно "спинтроника". Недавно группа физиков и химиков получила вещество под названием бромид сульфид хрома (CrSBr), который одновременно переносит электроны и служит магнитом.

Материал впервые создали в Ксавьера Роя в виде так называемого кристалла Ван-дер-Ваальса, который можно разделить на двумерные слои толщиной всего в несколько атомов. Бромид сульфид хрома сохраняет магнитные свойства при низкой температуре -280°F (около -137°C), в то же время, другие подобные вещества необходимо постоянно охлаждать до -450°F (около 232°C) при помощи дорогостоящего гелия. Кроме того, он не разрушается при контакте кислородом и водой, а значит может использоваться в обычной среде.

"С CrSBr бесконечно проще работать, чем с другими 2D-магнитами, что позволяет нам изготавливать новые устройства и проверять их свойства", — прокомментировал один из авторов исследования Эван Телфорд.

Сотрудники Колумбийского университета использовали электрическое поле для изучения слоев нового материала при различной плотности электронов, магнитных полях и температурах — эти параметры можно регулировать для получения различных свойств. По мере изменения электронных свойств CrSBr менялся и его магнетизм. Как оказалось, причина квантовых особенностей скрывается в дефектах кристаллов, и ученые обнаружили эти свойства лишь благодаря чистой случайности.

"Полупроводники обладают регулируемыми электронными свойствами. Магниты имеют настраиваемую конфигурацию вращения. В CrSBr объединены обе эти особенности. Это делает CrSBr привлекательным как для фундаментальных исследований, так и для потенциального применения в спинтронике", — добавил руководитель лаборатории Ксавьер Рой.

Исследователи отметили, что магнетизм сложно измерить напрямую, особенно в случае с микроскопическими объектами, однако движение электронов легко вычислить, зная сопротивления. В новом материале сопротивление может служить еще и показателем магнитных свойств. Команда планирует построить из таких двухмерных магнитов чипы, которые можно будет использовать в компьютерах для квантовых вычислений и хранения больших объемов данных. Сейчас они учатся искусственно выращивать кристаллы с нужными дефектами и проверяют, будут ли свойства сохраняться при более высоких температурах.

Ранее писали, что в Японии создадут квантовый компьютер из бриллиантов, способных хранить миллиарды терабайт данных. На одном из таких искусственных камней можно вместить столько же цифровой информации, сколько и на 1 млрд дисков Blu-Ray.

Писали также, что компания IonQ запустила квантовый компьютер Forte, который называют самым мощным в мире. Инженерам удалось выстроить цепочку из 31 кубита и сохранить их работоспособность при помощи инновационной лазерной системы.