Ученые совершили квантовый прорыв, который может ускорить работу устройств в 1000 раз
Ваши дни раздражения из-за медленного смартфона или ноутбука могут подойти к концу: ученые обнаружили новый метод управления электронными состояниями в квантовых материалах, который в будущем способен сделать гаджеты в 1000 раз быстрее.
Квантовые материалы демонстрируют необычные свойства, подчиняющиеся законам квантовой механики, и открывают дверь в мир физики, где привычные правила не работают.
Исследователи из нескольких научных учреждений США смогли управлять температурой слоистого квантового материала 1T-TaS₂, заставив его мгновенно переключаться между двумя противоположными фазами — изоляцией и проводимостью. Эта способность блокировать или пропускать электрический ток лежит в основе работы транзисторов в компьютерных чипах.
Конечно, путь от физической лаборатории до потребительской электроники долог, но данная технология имеет потенциал для кардинального увеличения тактовой частоты процессоров, то есть скорости их работы.
«Каждый, кто пользуется компьютером, сталкивался с ситуацией, когда хочется, чтобы что-то загружалось быстрее«, — говорит физик Грегори Фите из Северо-Восточного университета. «Нет ничего быстрее света, а мы используем свет для управления свойствами материала с максимально возможной скоростью, допустимой законами физики«.
Любое электронное устройство требует наличия как проводящих, так и изолирующих материалов, которые затем необходимо соединять. Если эту технологию удастся развить, появится компактный и быстрый материал, способный переключаться между двумя состояниями под воздействием света.
Ученые назвали свой метод «термическим закаливанием». Материал 1T-TaS₂ и раньше демонстрировал способность переходить из проводника в изолятор, но ключевым прорывом стало то, что теперь это происходит при более практичных температурах, а не при криогенных, и сохраняется месяцами, а не секундами.
Успех стал возможен благодаря особому подходу к нагреву и охлаждению, а также точному расчету времени изменения температуры: достаточно быстрому для эффективности, но не настолько стремительному, чтобы разрушить необходимые квантовые состояния.
«Одна из главных задач — научиться управлять свойствами материалов по желанию«, — объясняет Фите. «Мы стремимся к максимальному контролю, чтобы материал реагировал очень быстро и предсказуемо, ведь именно это можно использовать в устройствах«.
Кремниевые полупроводники десятилетиями служили человечеству, но сейчас мы приближаемся к физическим пределам их возможностей. Поэтому производители ищут альтернативные решения.
Хотя технология работы с 1T-TaS₂ пока далека от внедрения в гаджеты, она открывает путь к созданию принципиально новых компонентов и подходов в электронике, которые в будущем могут обеспечить колоссальный рост производительности.
«Мы достигли точки, где для серьезного прорыва в скорости обработки информации или объемах хранения данных нужна новая парадигма«, — говорит Фите. «Квантовые компьютеры — один из путей, а другой — инновации в материалах. Именно этим и занимается наше исследование«.
Результаты работы опубликованы в журнале Nature Physics.
Запись Ученые совершили квантовый прорыв, который может ускорить работу устройств в 1000 раз впервые опубликована на сайте Про технологии.