精確控制 科學家製造單原子級計算機

2025-02-11 11:44:08

    泡泡網機箱頻道2月26日 澳大利亞新南威爾斯大學的研究人員周日表示，已經研究出一種可工作的單原子電晶體。這一設備由蝕刻在矽基底上的單個磷原子構成，擁有控制電流的門電路和原子級的金屬接觸。這標誌著下一代計算機的重要發展。研究小組中領銜的科學家馬丁·弗赫賽爾(Martin Fuechsle)表示：「我們小組已經證明，在矽環境中放置單個磷原子，達到準原子級別的精確度，並實現門電路是完全可能的。」

    電晶體可實現電流的開關和放大，是計算機晶片中的最基本元件。在過去50年中，半導體行業的發展遵循摩爾定律，即單片晶片上集成的電晶體數量每18個月翻一番。不過，最近10年以來，由於在電晶體小型化方面缺乏突破，這一定律已經受到挑戰。

    研究人員此次利用放置在真空環境中的矽晶體來製作這一單原子電晶體。為了對矽晶體進行蝕刻，他們使用了掃描隧道顯微鏡。磷原子被放置在納米級的槽中，上面覆蓋了一層氫原子，而不想要的磷原子將被移除。最終，研究人員通過化學反應將單原子電晶體植入到矽表面上。

    這一小型化設備需要在液氦形成的超低溫度下工作。這並不是一個完成的產品，但證明了單原子設備可製造、可控制的理念。

    新南威爾斯大學量子計算與通信中心主管米歇爾·西蒙斯(Michelle Simmons)表示，科學家此前也曾造出過單原子電晶體，但很大程度上是靠運氣，而不是靠精確的設計。她表示：「這一設備很完美。這是第一次有人證明，在基底上以這樣的精確度控制單個原子是可行的。」■