Digitoday

Yksi atomi riittää transistoriin

Julkaistu: , Päivitetty:

Suomalaiset olivat mukana kehittämässä maailman ensimmäistä tarkoituksellista yhden atomin transistoria. Siitä ei kuitenkaan kannata odottaa ratkaisua Mooren lain jatkumiselle.


Teknillisen korkeakoulun, University of New South Walesin (Australia) ja University of Melbournen (Australia) tutkijat ovat onnistuneet rakentamaan ja mittaamaan toimivan transistorin, jonka aktiivinen elementti koostuu ainoastaan yhdestä fosforiatomista piissä.

TKK:n mukaan laitteen toiminta perustuu yksittäisten elektronien peräkkäiseen tunneloitumiseen fosforiatomin ja transistorin lähteen ja nielun välillä. Tunnelointi voidaan sallia tai estää muuttamalla atomin läheisyydessä olevan muutaman kymmenen nanometrin levyisen metallielektrodin jännitettä.

TKK:n dosentti, TkT Mikko Möttönen kertoo, että saavutus on maailmanmitassa ensimmäinen. Aikaisemmin ei tällaista yhden atomin transistoria ole saatu tuotettua tarkoituksellisesti.

– Noin puoli vuotta sitten minulta ja yhdeltä tämän tutkimuksen johtajista, professori Andrew Dzurakilta, kysyttiin, milloin luulemme, että yhden atomin transistori kehitetään. Katsoimme toisiimme, hymyilimme ja sanoimme, että olemme jo kehittäneet sen, Möttönen sanoo tiedotteessa.
MAINOS (TEKSTI JATKUU ALLA)
MAINOS PÄÄTTYY

Aikaisemmin saman tyyppinen laite on saatu aikaan toisaalla, kun valmistusprosessissa atomeja pääsi vahingossa johtavuuskanavaan.

Järjenvastaista
toimintaa


Ongelmat, jotka tulevat vastaan transistorien kokoa pienennettäessä, johtuvat niin sanottujen kvanttimekaanisten ilmiöiden esiintulosta.

TKK:n mukaan nämä ilmiöt todennäköisesti vaikeuttavat transistorien tavanomaista toimintaa, mutta toisaalta sallivat arkijärjen vastaista käytöstä, jota voidaan oikein hallitusti hyödyntää suorittamaan huomattavasti tehokkaampaa laskentaa, eli kvanttilaskentaa.

Tutkijoiden tarkoituksena ei edes ollut rakentaa mahdollisimman pientä transistoria klassista tietokonetta varten, vaan kvanttibitti, joka toimisi tällä hetkellä kehitteillä olevan kvanttitietokoneen perusosana.

– Tällä tavalla voidaan tutkia Mooren lain rajaa, mutta en sanoisi, että se nyt hirveästi helpottaakaan klassisen tietokoneen transistorin pienentämistä, Möttönen miettii.

Mooren lain mukaan transistorien määrä kaksinkertaistuu tavallisissa mikropiireissä joka toinen vuosi. On ollut tiedossa, että tämän kehityksen on hidastuttava kriittisesti tulevien vuosikymmenten aikana, kun tiheämpi edullinen pakkaaminen vaatisi transistorien koon olevan atomien kokoluokkaa.

Kohti
kubittia


Nyt kehitetyssä transistorissa koko sähkövirta kulkee aina saman yksittäisen atomin läpi ja näin siis päästään tutkimaan ilmiöitä, joita tulee esiin transistorien koon äärirajoilla.

Mittausten taustalla on idea käyttää fosforidonorin elektronin spin-vapausastetta kvanttibittinä, eli kubittina. Mittauksissa pystyttiin erottamaan ensimmäistä kertaa elektronin spin-ylös- ja -alas-tilat yksittäisessä fosforidonorissa. Tutkijat korostavat, että tämä on huomattava askel kohti näiden tilojen kontrollointia, eli kubitin realisointia.

Kun Möttöseltä kysyy, voisiko hän kuvitella teoriassa vielä atomiakin pienemmän transistorin, hän kertoo pohtineensa asiaa. Mutta se olisi käytännössä hyvin vaikeaa toteuttaa. Varsinaisesti ei puhuta atomia pienemmistä transistoreista, vaan entistä tehokkaammista ja eksoottisemmista atomiryppäistä pelkän yhden atomin sijaan.

Suomalais-australialaiset tutkimustulokset julkaistiin juuri Nano Lettersissä.

Kommentit

    Näytä lisää

    Näitä luetaan!
    1. 1

      Pohjois-Korea: Rakettien ampuminen USA:n mantereelle on väistämätöntä – ”Trump on itsemurhatehtävällä”

    2. 2

      Savoa puhunut valepoliisi ilmestyi Vienon, 80, ovelle Espoossa – pojanpoika Antti, 22, taltutti jujutsu-otteilla

    3. 3

      Sara Sieppi yltä päältä vihreässä limassa MTV:n suorassa lähetyksessä: tyrmistynyt ilme kertoo kaiken – katso kuvat!

    4. 4

      Poliisi: Itä-Lontoossa epäilty happohyökkäys – kuuden ihmisen uskotaan loukkaantuneen

    5. 5

      Äärimmäisen kiusallinen tilanne hääjuhlassa: kuusi naista saapui paikalle identtisissä asuissa – hämmentävä kuva leviää

    6. 6

      Valokuvaaja otti 80 000 kuvaa meri­matkalla Punaiselta­mereltä Hongkongiin – syntyi henkeä­salpaavavan kaunis video

    7. 7

      Prinssi Harry tapasi Melania Trumpin Kanadassa – Donald Trump hehkutti puolisoaan ylpeänä Twitterissä

    8. 8

      490 kilometriä ali Englannin kanaalin ilman vessataukoja: tästä maksetaan jopa 6 000 e/kk

    9. 9

      ”Instagramin vihatuin mies” esitteli ökykartanonsa – silmitöntä pröystäilyä: yksityiskokki ja 45000 euron puku

    10. 10

      Tilanne kärjistynyt Alahärmän yläkoululla tappelujen jälkeen – jatkuva vartiointi päällä

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Sauli Niinistö ja rouva Jenni Haukio edustivat Minnesotassa – täysi konserttisali repesi presidentin murjaisulle

    2. 2

      Nainen pudotti 160 kiloa ja suuntasi rannalle – rohkea kuva muuttuneesta kehosta on vahva viesti kiusaajille

    3. 3

      Tylyt oharit Napakympissä – Joni, 26, kertoo nyt katoamisensa taustoista: Pyytää anteeksi neiti X:ltä

    4. 4

      Nainen koki järkyttävän yllätyksen tv:tä katsellessa: oma mies kilpaili Napakympissä – Kari Salmelainen kertoo mykistävästä puhelusta

    5. 5

      Ivanka Trump jäi kiinni nolosta mokasta vauvakuvassaan – kuvankaunis malli sivalsi ovelasti: Some räjähti

    6. 6

      Testaa, miten sinä pärjäisit Haluatko miljonääriksi -visassa – 18-vuotias teekkari jäi vain kahden kysymyksen päähän jättipotista

    7. 7

      Suomen elämänlanka voisi katketa kriisitilanteessa – tämä on huonosti tunnettu uhka

    8. 8

      Kuvat: Pariskunta remontoi 360 euron mörskästä upean miljoonakämpän

    9. 9

      6 esimerkkiä: Eläkeläispari, yksinhuoltajat, duunarit... Näin erilaisten perheiden tulot muuttuvat ensi vuonna

    10. 10

      ”Instagramin vihatuin mies” esitteli ökykartanonsa – silmitöntä pröystäilyä: yksityiskokki ja 45000 euron puku

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Tv-juontajalle kävi äärimmäisen kiusallinen moka minihameessa – suora lähetys yllätti katsojat: Kuvat leviävät

    2. 2

      Ruotsalainen Natasha, 24, hämmästyttää äärimmäisellä muodonmuutoksellaan – vanhemmat eivät hyväksy tyttärensä kauneusleikkauksia

    3. 3

      Emma otti loukkaantuneen eläimen kiinni – ymmärsi vasta sitten: ”Herranjumala, eihän se olekaan mikään koira”

    4. 4

      Kaksi tavallista naista testasi kohutun Lidl-malliston kiinnostavimmat vaatteet – tältä ne oikeasti näyttävät

    5. 5

      Järkyttävä yllätys Napakympin kulisseissa: miesseuralainen katosi jäljettömiin – Neiti X lähti voittomatkalle yksin

    6. 6

      Trafi aloittaa kampanjoinnin ylihuomenna: Kärkenä dieselautoilijalle luvassa oleva 17000 euron verolasku

    7. 7

      Huutokauppakeisari myi 90-luvun muumimukin suurella summalla – löytyykö sinulta tämä harvinaisuus?

    8. 8

      Tylyt oharit Napakympissä – Joni, 26, kertoo nyt katoamisensa taustoista: Pyytää anteeksi neiti X:ltä

    9. 9

      Nainen pudotti 160 kiloa ja suuntasi rannalle – rohkea kuva muuttuneesta kehosta on vahva viesti kiusaajille

    10. 10

      Onko tämä vaatetus ok? Tosi-tv-kaunotar Kylie Jenner ohitti K18-säännöt – lähes kaikki näkyy

    11. Näytä lisää
    Näitä luetaan!
    1. 1

      Pohjois-Korea: Rakettien ampuminen USA:n mantereelle on väistämätöntä – ”Trump on itsemurhatehtävällä”

    2. 2

      Savoa puhunut valepoliisi ilmestyi Vienon, 80, ovelle Espoossa – pojanpoika Antti, 22, taltutti jujutsu-otteilla

    3. 3

      Sara Sieppi yltä päältä vihreässä limassa MTV:n suorassa lähetyksessä: tyrmistynyt ilme kertoo kaiken – katso kuvat!

    4. 4

      Poliisi: Itä-Lontoossa epäilty happohyökkäys – kuuden ihmisen uskotaan loukkaantuneen

    5. 5

      Äärimmäisen kiusallinen tilanne hääjuhlassa: kuusi naista saapui paikalle identtisissä asuissa – hämmentävä kuva leviää

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Sauli Niinistö ja rouva Jenni Haukio edustivat Minnesotassa – täysi konserttisali repesi presidentin murjaisulle

    2. 2

      Nainen pudotti 160 kiloa ja suuntasi rannalle – rohkea kuva muuttuneesta kehosta on vahva viesti kiusaajille

    3. 3

      Tylyt oharit Napakympissä – Joni, 26, kertoo nyt katoamisensa taustoista: Pyytää anteeksi neiti X:ltä

    4. 4

      Nainen koki järkyttävän yllätyksen tv:tä katsellessa: oma mies kilpaili Napakympissä – Kari Salmelainen kertoo mykistävästä puhelusta

    5. 5

      Ivanka Trump jäi kiinni nolosta mokasta vauvakuvassaan – kuvankaunis malli sivalsi ovelasti: Some räjähti

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Tv-juontajalle kävi äärimmäisen kiusallinen moka minihameessa – suora lähetys yllätti katsojat: Kuvat leviävät

    2. 2

      Ruotsalainen Natasha, 24, hämmästyttää äärimmäisellä muodonmuutoksellaan – vanhemmat eivät hyväksy tyttärensä kauneusleikkauksia

    3. 3

      Emma otti loukkaantuneen eläimen kiinni – ymmärsi vasta sitten: ”Herranjumala, eihän se olekaan mikään koira”

    4. 4

      Kaksi tavallista naista testasi kohutun Lidl-malliston kiinnostavimmat vaatteet – tältä ne oikeasti näyttävät

    5. 5

      Järkyttävä yllätys Napakympin kulisseissa: miesseuralainen katosi jäljettömiin – Neiti X lähti voittomatkalle yksin

    6. Näytä lisää