Targeting van toepassingen zoals neurale netwerken voor machine learning, een nieuwe ontdekking van de Universiteit van Alberta en Quantum Silicon Inc. in Edmonton, Canada maakt de weg vrij voor atomaire ultra-efficiënte elektronica, de behoefte hieraan wordt steeds belangrijker in onze datagedreven samenleving. De sleutel tot het ontsluiten van onnoemelijk potentieel voor de groenste elektronica? Het creëren van op maat gemaakte atomaire patronen om op hun beurt elektronen te controleren.

"Atomen zijn een beetje zoals stoelen waar elektronen op zitten, " zei Robert Wolkow, natuurkundeprofessor en hoofdonderzoeker van het project. "Hoewel we gesprekken op een etentje kunnen beïnvloeden door de groep stoelen en toegewezen zitplaatsen te regelen, het regelen van de plaatsing van afzonderlijke atomen en elektronen kan van invloed zijn op gesprekken tussen elektronica."

Wolkow legde uit dat hoewel atomaire controle over structuren niet ongewoon is, het maken van aangepaste patronen om nieuwe bruikbare elektronische apparaten te maken, was onbereikbaar. Tot nu.

Hoewel de instrumenten van nanotechnologie al geruime tijd nauwkeurige controle over de plaatsing van atomen op een oppervlak mogelijk hebben gemaakt, twee beperkingen hebben praktische elektronische toepassingen verhinderd:de atomen zouden alleen op hun plaats blijven bij cryogene temperatuur en konden alleen gemakkelijk worden bereikt op metalen oppervlakken die technologisch niet bruikbaar waren.

Eerste proof of concept

Deel atoommachine, deel elektronische kring, Wolkow en zijn team hebben onlangs een proof-of-concept-apparaat gemaakt, het overwinnen van de twee grote hindernissen die voorkomen dat deze technologie beschikbaar is voor de massa. Zowel de robuustheid als het benodigde elektriciteitsverbruik zijn nu in handen. Aanvullend, de structuren kunnen worden gepatroneerd op siliciumoppervlakken, wat betekent dat het opschalen van de ontdekking ook gemakkelijk haalbaar is.

"Dit is de kers op de taart die we al zo'n 20 jaar koken, "zei Wolkow. "We hebben onlangs de patroonvorming van siliciumatomen geperfectioneerd, toen kregen we machine learning om het over te nemen, het verlichten van lang lijdende wetenschappers. Nutsvoorzieningen, we hebben elektronen vrijgemaakt om hun aard te volgen - ze kunnen de door ons gecreëerde tuin niet verlaten, maar ze kunnen vrij rondrennen en spelen met de andere elektronen daar. De posities waar de elektronen aankomen, wonderbaarlijk, zijn de resultaten van nuttige berekeningen."

Op basis van deze resultaten, er is begonnen met de bouw van een opgeschaalde machine die de werking van een neuraal netwerk simuleert. In tegenstelling tot normale neurale netwerken belichaamd door transistors en aangestuurd door computersoftware, de atoommachine toont spontaan de relatieve energetische stabiliteit van zijn bitpatronen. Die kunnen op hun beurt worden gebruikt om een ​​neuraal netwerk sneller en nauwkeuriger te trainen dan nu mogelijk is.

Met de proof of concept in de hand met interesse van verschillende grote industriële partners gecombineerd met een publicatie in het prestigieuze peer-reviewed wetenschappelijke tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven , de realisatie van Wolkow's levenswerk gewijd aan het creëren van een economische manier om massaproductie van groener, sneller, kleinere technologie is aanstaande.

"Het initiëren en volgen van de evolutie van enkele elektronen binnen door atomen gedefinieerde structuren" verschijnt in het nummer van 15 oktober van Fysieke beoordelingsbrieven .