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晶體管僅由7個原子構成


据物理学家组织网报道,美国与澳大利亚科学家成功制造出晶体管——由7个原子在单晶硅表面构成的一个“量子点”,标志着我们向计算能力的新时 代迈出了重要一步。

  量子点(quantum dot)是纳米大小的发光晶体,有时也被称为“人造原子”。虽然这个量子点小,长度只有十亿分之四米,但却是一台功能健全的电子设备,也是一 台用原子故意造出来的电子设备。它能用于调节和控制像商业晶体管这样的设备的电流,而且标志着我们向原子刻度小型化和高速、电脑新时代迈出的 重要一步。

我們在晶體矽上面用磷原子替換了7個矽原子,並達到了驚人的度。這是重大的科技成就,是表明制造‘電腦’(用矽原子制造的量子電腦)可行性的關鍵一步。”將原子置于某個物體表面的技術——掃描隧穿顯微鏡——已問世二十年之久。在此之前,沒人能利用該技術去制造原子精度的電子設備,然後令其處理來自微觀世界的電子輸入。

   目前,商业晶体管闸极(transistor gate,该装置可令晶体管充当电流的放大器或开关)的长度约为40纳米(1纳米相当于十亿分之一米),量子电脑技术中心的研究团队正在开发长度仅为 0.4纳米的设备。

  西蒙斯教授指出,20年前,唐-艾格勒(Don Eigler)和埃哈德-施魏策尔(Erhard Schweizer)在IBM公司的阿尔马登研究中心,用氙原子造出了IBM公司的标识。二人利用一台扫描隧穿显微镜,将 35个氙原子置于镍表面,拼出了“IBM”三个字母。

  艾格勒和施魏策爾的研究論文發表于《自然》雜志上,他們寫道:“設備小型化的基本原理是顯而易見的”。二人還在論文中多次提出警告,並在後總結說:“原子刻度的邏輯電路和其他設備的前景距離我們有些遙遠。”西蒙斯教授說:“當時看似遙遠的事情如今變成了現實。我們利用這種顯微鏡不僅可以觀測或熟練操作原子,還能用7個原子制造原子精度的設備,令其在真實的環境中工作。”

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