Учені придумали матеріал для квантових пристроїв: користуватися зможе кожен

Дослідники з Аргоннської національної лабораторії Міністерства енергетики США домоглися прориву, який дасть змогу створити новий вид мікроелектронного матеріалу, здатного споживати лише частину електроенергії, зберігаючи при цьому максимальну продуктивність, пише Techxplore.

У новому дослідженні, опублікованому в журналі Advanced Materials, команда з Аргонна запропонувала новий вид техніки "окислювально-відновного вентиля", що контролює рух електронів у напівпровідниковий матеріал і з нього.

Інтегральні схеми, що живлять будь-які електронні пристрої, стають потужнішими і меншими. Ця тенденція в мікроелектроніці останніми роками тільки посилилася, оскільки вчені намагаються розмістити на чипі все більше напівпровідникових компонентів. І тут виникає проблема: через невеликі розміри і високе енергоспоживання мікроелектроніка постійно перегрівається. Щоб уникнути перегріву, електроніка повинна споживати лише частину електроенергії, але тоді вона втрачає в продуктивності.

Новий метод дасть змогу розв'язати обидві проблеми завдяки хімічній реакції, що викликає перенесення електронів. Мікроелектронні пристрої зазвичай покладаються на електричний "ефект поля", щоб контролювати потік електронів для роботи. Під час експерименту вчені розробили пристрій, який зміг регулювати потік електронів від одного кінця до іншого, прикладаючи напругу — по суті, своєрідний тиск, що проштовхує електрику, — через матеріал, що діє як своєрідні електронні ворота. Коли напруга досягала певного порога, приблизно половини вольта, матеріал починав інжектувати електрони через затвор із вихідного окисно-відновного матеріалу в матеріал каналу.

Використовуючи напругу для зміни потоку електронів, напівпровідниковий пристрій функціонував як транзистор, перемикаючись між більш провідним і більш ізолюючим станами. Вчені підкреслили, що ці матеріали можна багаторазово використовувати без погіршення продуктивності.

"Режим субвольта, в якому працює цей матеріал, представляє величезний інтерес для дослідників, які прагнуть створити схеми, які діють аналогічно до людського мозку, що також працює з великою енергоефективністю", — сказав учений-матеріалознавець Вей Чен, один зі співавторів дослідження.

Феномен окислювально-відновного вентиля також може бути корисним для створення нових квантових матеріалів, фазами яких можна маніпулювати за малої потужності, сказав фізик Хуа Чжоу, який брав участь у дослідженні. Ба більше, метод окислювально-відновного вентилювання може застосовуватися до універсальних функціональних напівпровідників і низькорозмірних квантових матеріалів, що складаються зі стійких елементів.

Раніше ми писали про те, що створено найбільший процесор у світі WSE-3 на 900 тисяч ядер. На основі WSE-3 будуть створені суперкомп'ютери, здатні навчити нейромережу Llama 70B компанії Meta всього за 24 години.