Een transistor die enkele functies van neuronen simuleert, is uitgevonden op basis van experimenten en modellen die zijn ontwikkeld door onderzoekers van de Federale Universiteit van São Carlos (UFSCar) in de staat São Paulo, Brazilië, Universiteit van Würzburg in Duitsland, en de Universiteit van South Carolina in de Verenigde Staten.

Het apparaat, die zowel micrometrische als nanometrische delen heeft, kan licht zien, Graaf, en informatie op te slaan in zijn eigen structuur, het afzien van de noodzaak van een aanvullende geheugeneenheid.

Het wordt beschreven in het artikel "Nanoscale tipping bucket effect in a quantum dot transistor-based counter", gepubliceerd in het tijdschrift Nano-letters .

"In dit artikel, laten we zien dat transistors op basis van kwantumdots complexe bewerkingen direct in het geheugen kunnen uitvoeren. Dit kan leiden tot de ontwikkeling van nieuwe soorten apparaten en computercircuits waarin geheugeneenheden worden gecombineerd met logische verwerkingseenheden, ruimte besparen, tijd, en stroomverbruik, " zei Victor Lopez Richard, een professor in de natuurkundeafdeling van UFSCar en een van de coördinatoren van de studie.

De transistor is geproduceerd met een techniek die epitaxiale groei wordt genoemd, die bestaat uit het coaten van een kristalsubstraat met een dunne film. Op dit microscopisch kleine substraat, nanoscopische druppeltjes indiumarsenide fungeren als kwantumstippen, het opsluiten van elektronen in gekwantiseerde toestanden. Geheugenfunctionaliteit is afgeleid van de dynamiek van elektrisch laden en ontladen van de kwantumstippen, het creëren van stroompatronen met periodiciteiten die worden gemoduleerd door de spanning die wordt toegepast op de poorten van de transistor of het licht dat wordt geabsorbeerd door de kwantumstippen.

"Het belangrijkste kenmerk van ons apparaat is het intrinsieke geheugen dat is opgeslagen als een elektrische lading in de kwantumstippen, " Richard zei. "De uitdaging is om de dynamiek van deze ladingen te beheersen, zodat de transistor verschillende toestanden kan vertonen. De functionaliteit bestaat uit de mogelijkheid om te tellen, memoriseren, en voer de eenvoudige rekenkundige bewerkingen uit die normaal door rekenmachines worden gedaan, maar met onvergelijkbaar minder ruimte, tijd, en macht."

Volgens Richard, de transistor zal waarschijnlijk niet worden gebruikt in kwantumcomputing omdat dit andere kwantumeffecten vereist. Echter, het zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van een platform voor gebruik in apparatuur zoals tellers of rekenmachines, met geheugen intrinsiek gekoppeld aan de transistor zelf en alle functies die beschikbaar zijn in hetzelfde systeem op nanometrische schaal, zonder dat er een aparte ruimte voor opslag nodig is.

"Bovendien, je zou kunnen zeggen dat de transistor licht kan zien omdat kwantumstippen gevoelig zijn voor fotonen, "Richard zei, "en net als elektrische spanning, de dynamiek van het laden en ontladen van quantum dots kan worden gestuurd via de absorptie van fotonen, het simuleren van synaptische reacties en sommige functies van neuronen."

Verder onderzoek zal nodig zijn voordat de transistor als technologische hulpbron kan worden gebruikt. Voor nu, het werkt alleen bij extreem lage temperaturen - ongeveer 4 Kelvin, de temperatuur van vloeibaar helium.

"Ons doel is om het functioneel te maken bij hogere temperaturen en zelfs bij kamertemperatuur. Om dat te doen, we zullen een manier moeten vinden om de elektronische ruimtes van het systeem voldoende te scheiden om te voorkomen dat ze worden beïnvloed door de temperatuur. We hebben een meer verfijnde controle van synthese en materiaalgroeitechnieken nodig om de laad- en ontlaadkanalen te verfijnen. En de toestanden die zijn opgeslagen in de kwantumstippen moeten worden gekwantiseerd, ' zei Richard.