(PhysOrg.com) -- Onderzoekers van de Technische Universiteit van Helsinki (Finland), Universiteit van New South Wales (Australië), en University of Melbourne (Australië) zijn erin geslaagd een werkende transistor te bouwen, waarvan het actieve gebied slechts uit een enkel fosforatoom in silicium bestaat. De resultaten zijn zojuist gepubliceerd in Nano-letters .

De werkingsprincipes van het apparaat zijn gebaseerd op sequentiële tunneling van enkele elektronen tussen het fosforatoom en de source- en drainkabels van de transistor. Het tunnelen kan worden onderdrukt of mogelijk gemaakt door de spanning op een nabijgelegen metalen elektrode met een breedte van enkele tientallen nanometers te regelen.

De snelle ontwikkeling van computers, waardoor de huidige informatiemaatschappij is ontstaan, is voornamelijk gebaseerd op de vermindering van de grootte van transistors. We weten al lang dat deze ontwikkeling in de komende decennia kritisch moet vertragen, wanneer de nog strakkere goedkope verpakking van transistors zou vereisen dat ze krimpen tot de atomaire lengteschalen. In de recent ontwikkelde transistor alle elektrische stroom gaat door hetzelfde atoom. Dit stelt ons in staat om de effecten te bestuderen die optreden in de uiterste limiet van de transistorgrootte.

“Ongeveer een half jaar geleden Ik en een van de leiders van dit onderzoek, Prof. Andrew Dzurak, werd gevraagd wanneer we verwachten dat een transistor met één atoom wordt gefabriceerd. We keken elkaar aan, glimlachte, en zei dat we dat al hebben gedaan”, vertelt Dr. Mikko Möttönen. "In feite, ons doel was niet om de kleinste transistor te bouwen voor een klassieke computer, maar een kwantumbit die het hart zou zijn van een kwantumcomputer die wereldwijd wordt ontwikkeld”, hij gaat door.

Problemen die ontstaan ​​wanneer de grootte van een transistor naar de uiterste limiet wordt gekrompen, zijn te wijten aan het ontstaan ​​​​van zogenaamde kwantummechanische effecten. Aan de ene kant, deze verschijnselen zullen naar verwachting de gebruikelijke transistorwerking uitdagen. Anderzijds, ze laten klassiek irrationeel gedrag toe dat, in principe, worden ingezet voor conceptueel efficiënter computergebruik, kwantumcomputers.

De drijvende kracht achter de nu gerapporteerde metingen is het idee om de spin-vrijheidsgraad van een elektron van de fosfordonor te gebruiken als een kwantumbit, een qubit. De onderzoekers waren in staat om in hun experimenten voor het eerst de toestanden op en neer te zien voor een enkele fosfordonor. Dit is een cruciale stap in de richting van de controle over deze staten, dat is, de realisatie van een qubit.

Meer informatie: Origineel onderzoeksartikel is gepubliceerd in Nano-letters op 1 december, 2009:Transportspectroscopie van enkele fosfordonoren in een siliciumtransistor op nanoschaal, Kuan Yen Tan, Kok Wai Chan, Mikko Mottönen, Andrea Morello, Changyi Yang, Jessica van Donkelaar, Andreas Alves, Juha-Matti Pirkkalainen, David N. Jamieson, Robert G. Clark, en Andrew S. Dzurak, Nano Let. , Artikel zo snel mogelijk, DOI:10.1021/nl901635j

Geleverd door de Technische Universiteit van Helsinki