მეცნიერებმა მიაგნეს კვანტურ მასალას, რომელიც თქვენს ელექტრონულ მოწყობილობებს 1000-ჯერ აასწრაფებს

შესაძლოა, სულ მალე დასრულდეს დღეები, როცა ნელი სმარტფონი ან ლეპტოპი ნერვებს გიშლით — კვანტურ მასალებში მეცნიერებმა აღმოაჩინეს ელექტრონული მდგომარეობის კონტროლის ახალი გზა, რომელმაც შეიძლება, ჩვენი მოწყობილობები 1000-ჯერ ააჩქაროს.

კვანტური მასალები არის მასალები, რომლებსაც უცნაური ქცევები და თვისებები ახასიათებთ და იმართებიან კვანტური მექანიკით. ისინი იძლევიან ფიზიკის ცალკე სფეროს ხედვას, სადაც სტანდარტული კანონები არ მოქმედებს.

აშშ-ის სხვადასხვა ინსტიტუციების მკვლევრებმა მოახდინეს შრეებიანი კვანტური მასალის, 1T-TaS₂-ის ტემპერატურის მანიპულაცია, რამაც მას ორ საპირისპირო ელექტრონულ ფაზას შორის მყისიერად გადართვის საშუალება მისცა — იზოლაციას (გაუმტარობა) და გამტარობას შორის. ელექტროდენის დაბლოკვის ან გატარების უნარი გადამწყვეტია კოპიუტერის ჩიპების ტრანზისტორების მუშაობისთვის.

ფიზიკის ლაბორატორიიდან სამომხმარებლო ელექტრონიკამდე რა თქმა უნდა დიდი გზაა, მაგრამ ამ ტექნოლოგიას აქვს პოტენციალი, რომ გარდაქმნას ჩვენი მოწყობილობების პროცესორების საათის სიხშირე — ძირითადად, მათი მუშაობის სიჩქარე.

„ყველას, ვისაც კი ოდესმე გამოუყენებია კომპიუტერი, გამოუცდია მომენტი, როცა რაღაცის უფრო სწრაფად ჩატვირთვას ისურვებდა. სინათლეზე სწრაფი არაფერია და ჩვენ სწორედ სინათლეს ვიყენებთ მასალის მახასიათებელთა საკონტროლებლად არსებითად ყველაზე მაღალ შესაძლო სიჩქარეზე, რაც კი ფიზიკით არის დაშვებული“, — ამბობს ჩრდილო-აღმოსავლეთ უნივერსიტეტის ფიზიკოსი გრეგორი ფიეტე.

ყოველ ელექტრონულ მოწყობილობას ესაჭიროება როგორც გამტარი, ისა გაუმტარი მასალები; შემდეგ საჭიროა მათი ერთმანეთთან დაკავშირება. თუკი ეს ტექნოლოგია შეიქმნება, გვექნება უფრო პატარა, უფრო სწრაფი ერთი მასალა, რომელიც სინათლით გაკონტროლდება ორ მდგომარეობას შორის გადართვა-გადმორთვისათვის.

თავიანთ მიერ შექმნილ პროცესს მკვლევრებმა „თერმული ჩაქრობა“ უწოდეს. მასალა 1T-TaS₂-მა წარსულში უკვე აჩვენა იმედი გამტარსა და გაუმტარს შორის გადართვაში, მაგრამ ახალი კვლევის გარღვევაა ამის გაკეთება უფრო პრაქტიკულ ტემპერატურებზე და არა კრიოგენულ ტემპერატურაზე, თანაც თვეების განმავლობაში წამების ნაცვლად.

ამ გაუმჯობესებებში გადამწყვეტი იყო მკვლევართა მიერ გამოყენებული გათბობისა და გაციების მიდგომა და ტემპერატურული ცვლილებების დრო — საკმარისად სწრაფი, რათა ეფექტიანი იყოს, მაგრამ არც ისე სწრაფი, რომ კოლაფსირდეს საჭირო კვანტური მდგომარეობა.

„ერთ-ერთი დიდი გამოწვევაა, როგორ აკონტროლებთ მასალის თვისებებს სურვილისამებრ? ჩვენი მიზანია მასალის თვისებებზე კონტროლის უმაღლესი დონე. გვსურს, რომ ეს ძლიერ სწრაფად გავაკეთოთ, ძლიერ გარკვეული შედეგით, რადგან ეს ისეთი რამაა, რისი გამოყენებაც შემდეგ შესაძლებელია მოწყობილობაში“, — ამბობს ფიეტე.

უკვე ათწლეულებია, სილიციუმის ნახევარგამტარი კომპონენტები მშვენივრად გვემსახურება, მაგრამ უკვე ვუახლოვდებით იმ ფიზიკურ ლიმიტებს, რომელთა შემოთავაზებაც ამ ჩიპებს შეუძლიათ. შედეგად, მწარმოებლები ალტერნატიულ ვარიანტებს ეძებენ.

მიუხედავად იმისა, რომ კვლევაში გამოყენებული 1T-TaS₂ მეთოდი ჯერ ახლოსაც არაა ჩვენს მოწყობილობებში გამოსაჩენად, პოტენციურ გზებს უხსნის სხვადასხვა ტიპის კომპონენტებსა და მიდგომებს ელექტრონიკაში, რამაც უახლოეს წლებში შეიძლება დიდი ნახტომი გამოიწვიოს.

„ვიმყოფებით წერტილში, სადაც ინფორმაციის შენახვისა და ოპერაციის სიჩქარის გასაძლიერებლად გვესაჭიროება ახალი პარადიგმა. კვანტური კომპიუტინგი ამის ერთი გზაა, მეორე კი არის ინოვაციური მასალები. სწორედ ამ მიმართულებით წავიდა ჩვენი კვლევა“, — ამბობს ფიეტე.

კვლევა Nature Physics-ში გამოქვეყნდა.

მომზადებულია news.northeastern.edu-სა და ScienceAlert-ის მიხედვით, რომელიც მიხეილ ჭაბუკაშვილმა თარგმნა