Смартфони та інша техніка працюватимуть у 1000 разів швидше: що придумали вчені

Метод дає змогу квантовому матеріалу перемикатися між металевим провідним станом та ізолювальним станом "на вимогу" — просто шляхом контрольованого нагрівання й охолодження, пише nature.com.

Розробники з Північно-Східного університету можуть замінити кремнієві компоненти в електроніці квантовими матеріалами. Це дасть змогу пристроям бути як експоненціально меншими, так і значно швидшими.

"Зараз процесори працюють у гігагерцах. Швидкість змін дасть змогу перейти на терагерци", — сказав Альберто де ла Торре, доцент кафедри фізики та провідний автор дослідження.

Кремній уже багато років є невід'ємною частиною комп'ютерів, телефонів та інших електронних гаджетів. З постійно зростаючим попитом на швидкі та невеликі пристрої кремній досягає меж своєї швидкості та потужності. Команда шукала рішення, яке могло б обробляти інформацію в тисячу разів швидше, ніж поточні гігагерцові швидкості.

Квантовий матеріал, названий 1T-TaS₂, може миттєво перемикатися між ідеальним провідником електрики та ідеальним ізолятором. Цікаво, що стани можуть миттєво змінюватися на протилежні.

Опромінення світлом квантового матеріалу за температури, близької до кімнатної, дало змогу дослідникам досягти "провідного металевого стану". Цей стан раніше був стабільним тільки за надзвичайно низьких, кріогенних температур. Вчені стверджують, що управління квантовими матеріалами може змінити галузь електроніки в цілому.

"Кожен, хто коли-небудь користувався комп'ютером, хотів, щоб інформація завантажувалася швидше. Немає нічого швидшого за світло, і ми використовуємо світло для управління властивостями матеріалів, по суті, на максимально можливій швидкості, яку допускає фізика", — сказав Грегорі Фіте, професор фізики.

Сучасній електроніці потрібні як провідні, так і ізолюючі матеріали, а також складні інтерфейси між ними. Нове відкриття дає змогу всього одному матеріалу виконувати обидві функції, керовані просто світлом, що усуває складні інженерні проблеми, відкриваючи двері для радикально менших і потужніших пристроїв.

"Ми усуваємо одну з інженерних проблем, поміщаючи все в один матеріал. І ми замінюємо інтерфейс світлом у ширшому діапазоні температур", — додав Фіте.

Фіте зазначає, що, хоча інженери нині укладають щільні кремнієві напівпровідники в трьох вимірах, щоб упакувати їх, цей підхід має обмеження. Тому крихітні квантові матеріали стають дедалі важливішими для майбутнього проєктування електроніки.

Дослідження знаменує собою великий прорив у матеріалознавстві та майбутньому електроніки. Це перетворювальний прогрес, багато в чому схожий на те, як транзистори здійснили революцію в обчислювальній техніці, давши змогу створювати більш дрібні та потужні пристрої.

Раніше ми писали, що квантові комп'ютери вперше зв'язали без дротів. Дослідники з Оксфордського університету у Великій Британії вперше в історії здійснили телепортацію даних між двома квантовими комп'ютерами, що знаменує прорив в обчисленнях.