Care-i treaba cu tranzistorii și cu Legea lui Moore?

Profesorul Andrea Morello, specializat în inginerie electrică și cercetător în domeniul computerelor cuantice în cadrul Universității New South Wales, din Australia, explică excepțional de bine ce este un tranzistor și cum funcționează. Mai mult decât atât, el explică și ce este Legea lui Moore și de ce avem nevoie de un nou proces de fabricație a microcipurilor, dacă vrem să menținem ritmul impus de respectiva lege.

Profesorul Andrea Morello este liderul unei branșe a cercetării unor computere cuantice din cadrul Centrului pentru Calcule și Comunicare Cuantică (componentă a ARC – Australian Research Council). Am pomenit acel Centru deoarece în urmă cu un an profesorul Michelle Simmons, care nu întâmplător este directorul întregului Centru, a anunțat că au reușit crearea unui tranzistor de mărimea unui atom.

E interesant de urmărit știrile dintr-un domeniu anume pe parcrusul anilor, așa cum am făcut-o de aproape 3 ani de zile încoace, pentru că ești martorul unor schimbări profunde în lumea tehnologiei. Interesant este faptul că, dacă în 2012 australienii obțineau un tranzistor dintr-un atom, în 2013 aceștia au reușit să creeze un qubit din nucleul unui atom de fosfor.

Qubitul este corespondetul unui bit în mecanica cuantică. Ceea ce au reușit să facă cercetătorii este să stocheze informația sub forma unui 0 sau 1 în nucleul unui atom, mai precis prin manipularea orientării magnetice (spin) a acelui nucleu. Lucrul acesta duce la crearea unor computere mult mai puternice decât orice ce există azi iar informația este foarte bine păstrată în nucleu, departe de influențele de afară. Cum ar fi să ai un supercomputer (ce are acum sute de mii de procesoare) în smartphone-ul tău?

Vezi filmul demonstrativ mai jos:

Ce este, totuși, un tranzistor? Un tranzistor este un comutator (întrerupător) electric de dimensiuni foarte mici. Este format din doi electrozi (contacți) din siliciu lipiti de un material izolator, care îi ține la distanță unul de altul, peste izolator fiind pus un alt contact metalic. Cânt un curent electric trece prin acel contact metalic electronii din unul dintre cei doi electrozi încep să se acumuleze sub materialul izolator până ajung în contact cu celălalt electrod, creându-se astfel un contact închis.

Distanța dintre cei doi electrozi (contacți) a ajuns azi la 22 nm (nanometri, în procesoarele Intel Ivy Bridge), adică 40 de atomi. Prin anul 2020 se va ajunge la numai un singur atom și va fi dificilă crearea unor tranzisotri mai mici pentru că cei doi electrozi ar intra în contact pe loc. Așadar, profesorul Andrea Morello este angajat în crearea unei metode prin care se crează tranzistori într-un cu totul alt mod și a luat calea qubiților.

Urmărește filmul de la început de articol pentru mai multe detalii. Abia aștept să am un supercomputer în buzunar.