Достижение в валлитронике продлит действие закона Мура

Валлитроника — новая область квантовой физики, использующая степень свободы электрона в точке минимума для хранения данных и логических операций. С помощь этого метода можно управлять электронами в максимальных и минимальных значениях уровня энергии для создания новых, сверхэффективных компьютерных микрочипов.

Это необходимо для продления действия закона Мура, который говорит о том, что каждые два года количество транзисторов, размещенных на одном кристалле микросхемы, удваивается. В последнее время многие ученые высказали озабоченность тем, что действие закона Мура замедляется, а вскоре прекратится вовсе, поскольку кремниевая электроника достигнет физического предела своей производительности.

Ключевым элементом открытия профессора Хао Цзэна является применение ферромагнитного соединения для разделения точек минимума и удержания их на различных энергетических уровнях. Этот способ дает 10-кратное повышение разделения энергий точек минимума по сравнению с приложением внешнего магнитного поля.

«Обычно существует две точки минимума в полупроводниках толщиной в 1 атом с точно такой же энергией. В терминах квантовой механики их называют „вырожденным энергетическим уровнем“. Это ограничивает нашу способность контролировать отдельные точки минимума. Внешнее магнитное поле может разрушить это вырождение. Однако, разделение такое маленькое, что придется отправиться в одну из Национальных полевых лабораторий сильного магнитного поля, чтобы измерить значимую разницу в энергиях. Наш новый подход делает точки минимума более доступными и простыми в управлении, что позволит в будущем применять их для хранения и обработки информации», — объясняет профессор Цзэн.

Простейший способ понять принцип использования точек минимума — представить их находящимися бок о бок. Когда одна точка занята электроном, переключатель находится в положении «вкл». Когда занята вторая, переключатель выключен. Работа профессора Цзэна показывает, что точки минимума можно расположить так, что устройство может менять «вкл» на «выкл» с помощью крошечного объема энергии.

Прошлые попытки разделения точек минимума требовали внешнего воздействия очень больших магнитных полей. Профессору Цзэну впервые удалось использовать для этого ферромагнитный материал в сочетании с полупроводником толщиной в один атом. Эксперимент был проведен при сверхнизкой температуре в 7 градусов Кельвина, так что практическое использование процесса — дело отдаленного будущего. Однако, доказательство его возможности — это первый шаг в нужном направлении, пишет Phys.org.

Использовать достижения валлитроники американским ученым удалось в прошлом году: создав двуслойный графен, они научились контролировать в нем импульс электронов, и открыли путь к электронике, которая требует меньше энергии и выделяет меньше тепла, чем кремниевые транзисторы.