Nanoáramkörök kvantumszámítógépekbe
Manapság néhány havonta érkeznek kvantumfizikai áttörésekről hírek, melyek lépésről lépésre hozzák közelebb a kvantumszámítógépek korát. A hagyományos bitekkel szemben a qubitek (kvantumbit) alkalmazása kolosszális áttörést jelenthet a számítástechnika világában. Olyan alkalmazásokat tehet lehetővé, melyeket ma még elképzelni sem tudunk. Például a mozifilmekben megelevenedő mesterséges intelligenciákat. Egyre közelebb van a Skynet kora :-). A mai eszközeinkkel még a világegyetem koránál is hosszabb időt igénybe vevő számításokat néhány másodperc vagy perc alatt lefuttathatnánk.
E nemes cél felé vezető úton a következő jelentős áttörés a University of New South Wales, a Melbourne University és a Purdue University kutatóitól származik, akik elkészítették az eddigi legkisebb vezetékeket. A csupán 1 atom magasságú és 4 atom szélességű „drót” létrehozása már önmagában is egy óriási eredmény. Az igazán jelentős áttörés azonban az, hogy még ilyen parányi mérettartományban is képes megtartani stabil vezetőképességét. Ez megakadályozza, hogy a nanodrót használhatatlanná váljon. Az eredmény azért is fontos, mert segíthet Moore-törvényének fenntartásában a közeljövőben, és megnyithatja a kvantum számítástechnika felé vezető utat a következő évtizedben.
Az apró vezetéket —melynek áramvezető képessége megegyezik a réz vezetékekével— egy szilíciumlapkán hozták létre. Kísérletekkel és a vezetékek atomi szintű szuper-számítógépes modelljeivel kimutatták, hogy a drót ellenállása alacsony szinten marad annak ellenére, hogy közel hússzor vékonyabb a mikroprocesszorokban használt hagyományos réz vezetékeknél. A Science-ben közzétett felfedezésnek jelentős következményei lehetnek. A mérnökök számára a Moore-törvény alsó határáig egy új ütemtervvel szolgálhat, és közelebb hozza a donor-atom alapú kvantum számítógépek korát. Foszfor atomok egy szoros sora jelentheti a hagyományos miniatürizálás alsó határát. A fizikusok számára pedig megmutatja, hogy Ohm törvénye egészen az atomi szintig érvényes.
Bent Webert, a vezető szerzőt a New South Wales-i Egyetem (Centre of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology) végzős hallgatóját nagyon felvillanyozta a felfedezés. „Rendkívüli érzés megmutatni, hogy Ohm törvénye, egy ilyen alapvető törvény, még akkor is fennáll, ha a természet alapvető építőelemeiből, atomokból készítünk vezetékeket.”—mondta. Az ausztráliai kutatócsapat célja, hogy a mikroprocesszorokat atomról atomra építhessék fel. A ma alkalmazott módszerek esetében több lépcsőben „marják ki” a chip szerkezetét. A módszer azonban 20 atom szélesség alá kerülve már csak nehezen alkalmazható, fluktuációk lépnek fel, melyek nehézzé teszik a méretezést.
A kutatás tágabb célja a jövő kvantumszámítógépeinek kifejlesztése, melyekben individuális atomok felhasználásával végzik majd a számításokat. Azonban ha egy-egy atom segítségével akarunk számításokat végezni, a kapcsolatokat létesítő áramköröket is atomi mérettartományra kell csökkenteni. A felfedezés igazi jelentősége éppen ez. Ha ilyen mérettartományban is létrehozhatóak apró vezetékek ill. áramkörök, az egyes atomi kvantum tranzisztorok közötti kapcsolat és vezérlés is megoldható lesz.
