Унікальний квантовий матеріал допоможе створити маленькі, але надпотужні комп'ютери

Учені з Колумбійського університету США створили квантовий матеріал, який дозволять зібрати потужні, але при цьому компактні комп'ютери. Про це пише сайт SciTechDaily.

У комп'ютерах інформація передається під час переміщення електронів у напівпровідниках і зберігається в напрямі обертання електрона в магнітних матеріалах. Щоб зменшити розміри машин і одночасно підвищити їхню продуктивність, учені шукають нові типи квантових матеріалів, які поєднують у собі кілька властивостей — ця галузь науки називається спінова електроніка або скорочено спінтроніка. Нещодавно група фізиків і хіміків отримала речовину під назвою бромід сульфід хрому (CrSBr), який одночасно переносить електрони та служить магнітом.

Матеріал уперше створили в Ксав'єрі Роя у вигляді так званого кристала Ван-дер-Ваальса, який можна розділити на двовимірні шари завтовшки всього кілька атомів. Бромід сульфід хрому зберігає магнітні властивості при низькій температурі –280°F (близько –137°C), водночас інші подібні речовини необхідно постійно охолоджувати до –450°F (близько –232°C) за допомогою дорогого гелію. Крім того, він не руйнується при контакті з киснем і водою, а значить, може використовуватися у звичайному середовищі.

"Із CrSBr нескінченно простіше працювати, ніж з іншими 2D-магнітами, що дозволяє нам виготовляти нові пристрої та перевіряти їхні властивості", — прокоментував один із авторів дослідження Еван Телфорд.

Співробітники Колумбійського університету використовували електричне поле вивчення шарів нового матеріалу за різної щільності електронів, магнітних полів і температур — ці параметри можна регулювати для отримання різних властивостей. У міру зміни електронних властивостей CrSBr змінювався і його магнетизм. Як виявилось, причина квантових особливостей ховається у дефектах кристалів, і вчені виявили ці властивості лише завдяки чистій випадковості.

"Напівпровідники мають регульовані електронні властивості. Магніти мають конфігурацію обертання, що налаштовується. У CrSBr об'єднані обидві ці особливості. Це робить CrSBr привабливим як для фундаментальних досліджень, так і для потенційного застосування в спінтроніці", — додав керівник лабораторії Ксав'єр Рой.

Дослідники зазначили, що магнетизм складно виміряти безпосередньо, особливо у випадку з мікроскопічними об'єктами, проте рух електронів легко обчислити, знаючи опір. У новому матеріалі опір може бути показником магнітних властивостей. Команда планує побудувати з таких двомірних магнітів чипи, які можна використовувати в комп'ютерах для квантових обчислень і зберігання великих обсягів даних. Зараз вони вчаться штучно вирощувати кристали з потрібними дефектами та перевіряють, чи будуть властивості зберігатися за вищих температур.

Раніше писали, що в Японії створять квантовий комп'ютер із діамантів, здатних зберігати мільярди терабайт даних. На одному з таких штучних каменів можна вмістити стільки ж цифрової інформації, як і на 1 млрд дисків Blu-Ray.

Писали також, що компанія IonQ запустила квантовий комп'ютер Forte, який називають найпотужнішим у світі. Інженерам вдалося побудувати ланцюжок із 31 кубіта й зберегти їхню працездатність за допомогою інноваційної лазерної системи.