Кремний правил 70 лет, но теперь его эпоха подходит к концу: на сцену выходит управляемая материя
NewsMakerОткрытие обещает заменить привычные процессоры на световые.
Учёные из Северо-восточного университета США сделали важное открытие, которое может изменить будущее электроники. Им удалось управлять электронным состоянием вещества по желанию, заставляя материал становиться то проводником, то изолятором. Это означает, что в перспективе можно отказаться от кремниевых компонентов и перейти к использованию гораздо более быстрых и миниатюрных квантовых материалов .
Скорость переключения состояний настолько высока, что позволяет говорить о переходе от гигагерц, с которыми работают современные процессоры, к терагерцам . Для этого исследователи применили метод, называемый "термическое закаливание", суть которого заключается в контролируемом нагреве и охлаждении вещества. Новый материал способен мгновенно менять своё состояние — и обратно — при помощи той же технологии.
Результаты работы опубликованы в журнале Nature Physics. Учёные подчёркивают, что получили полный контроль над тем, будет ли материал проводить ток или нет. По сути, это аналог транзистора , но на новом уровне. Транзисторы однажды позволили компьютерам уменьшиться с размеров целой комнаты до формата смартфона. Квантовые материалы могут стать следующим шагом на этом пути.
Физик Грегори Фиете, участвовавший в исследовании, сравнивает процесс с управлением светом на максимальной возможной скорости, которую допускают законы физики. По его словам, пользователи компьютеров постоянно сталкиваются с моментами, когда хочется, чтобы всё работало быстрее. Управление материалами с помощью света может стать решением этой проблемы.
Эксперименты проводились с веществом под названием 1T-TaS₂. Ранее его проводящее состояние удавалось достичь только при криогенно низких температурах, но теперь оно стабилизируется практически при комнатной. Материал сохраняет заданное состояние месяцами, чего раньше никто не добивался.
Новое открытие позволяет использовать всего один материал вместо традиционной пары проводника и изолятора. Это избавляет инженеров от необходимости создавать сложный интерфейс между ними и упрощает конструкцию устройств. Управление состоянием теперь можно осуществлять просто с помощью света и в гораздо более широком температурном диапазоне.
Ранее подобные эффекты удавалось вызвать лишь с помощью ультракоротких лазерных импульсов, но изменения длились доли секунды и требовали экстремального холода. Сейчас ситуация изменилась. Возможность стабильного переключения при более высоких температурах — это большой шаг вперёд как для квантовой физики, так и для разработки новых технологий, способных заменить кремний.
Фиете подчёркивает, что современные полупроводники уже настолько насыщены логическими элементами, что инженеры вынуждены размещать их в три слоя. Но этот подход имеет предел. Квантовые компьютеры , по его мнению, становятся необходимостью. Он считает, что для следующего рывка в скорости и объёме хранения информации нужно новое мышление, и квантовые материалы — один из возможных путей.
Учёные из Северо-восточного университета США сделали важное открытие, которое может изменить будущее электроники. Им удалось управлять электронным состоянием вещества по желанию, заставляя материал становиться то проводником, то изолятором. Это означает, что в перспективе можно отказаться от кремниевых компонентов и перейти к использованию гораздо более быстрых и миниатюрных квантовых материалов .
Скорость переключения состояний настолько высока, что позволяет говорить о переходе от гигагерц, с которыми работают современные процессоры, к терагерцам . Для этого исследователи применили метод, называемый "термическое закаливание", суть которого заключается в контролируемом нагреве и охлаждении вещества. Новый материал способен мгновенно менять своё состояние — и обратно — при помощи той же технологии.
Результаты работы опубликованы в журнале Nature Physics. Учёные подчёркивают, что получили полный контроль над тем, будет ли материал проводить ток или нет. По сути, это аналог транзистора , но на новом уровне. Транзисторы однажды позволили компьютерам уменьшиться с размеров целой комнаты до формата смартфона. Квантовые материалы могут стать следующим шагом на этом пути.
Физик Грегори Фиете, участвовавший в исследовании, сравнивает процесс с управлением светом на максимальной возможной скорости, которую допускают законы физики. По его словам, пользователи компьютеров постоянно сталкиваются с моментами, когда хочется, чтобы всё работало быстрее. Управление материалами с помощью света может стать решением этой проблемы.
Эксперименты проводились с веществом под названием 1T-TaS₂. Ранее его проводящее состояние удавалось достичь только при криогенно низких температурах, но теперь оно стабилизируется практически при комнатной. Материал сохраняет заданное состояние месяцами, чего раньше никто не добивался.
Новое открытие позволяет использовать всего один материал вместо традиционной пары проводника и изолятора. Это избавляет инженеров от необходимости создавать сложный интерфейс между ними и упрощает конструкцию устройств. Управление состоянием теперь можно осуществлять просто с помощью света и в гораздо более широком температурном диапазоне.
Ранее подобные эффекты удавалось вызвать лишь с помощью ультракоротких лазерных импульсов, но изменения длились доли секунды и требовали экстремального холода. Сейчас ситуация изменилась. Возможность стабильного переключения при более высоких температурах — это большой шаг вперёд как для квантовой физики, так и для разработки новых технологий, способных заменить кремний.
Фиете подчёркивает, что современные полупроводники уже настолько насыщены логическими элементами, что инженеры вынуждены размещать их в три слоя. Но этот подход имеет предел. Квантовые компьютеры , по его мнению, становятся необходимостью. Он считает, что для следующего рывка в скорости и объёме хранения информации нужно новое мышление, и квантовые материалы — один из возможных путей.