Bilgisayar çip üreticileri, dijital bilgi ileten minik elektrikli anahtarlar olan çeşitli transistörleri nasıl küçülteceklerini öğrenmeleriyle, bilgisayarlar ve benzeri elektronik cihazlar, onlarca yılda daha da hızlandı.Bilim insanlarının mümkün olan en küçük transistörün peşinde koşmaları, her çip üzerinde daha fazla paketlenmelerini sağladı.
Araştırmacılar, transistör büyüklüğü için fiziksel minimum seviyeye hızlı bir şekilde yaklaşıyor, son modeller yaklaşık 10 nanometreye (sadece 30 atoma) kadar genişlikte olabiliyor.
Teksas Üniversitesi’nde Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Profesörü Dr.Kyeongjae Cho: “Elektronik cihazların işlem gücü, tek bir bilgisayar çipine bağlı yüzlerce milyon veya milyarlarca transistörden geliyor. Ama biz hızla ölçeğin alt sınırlarına yaklaşıyoruz.”
Daha hızlı işlem hızı arayışını genişletmek için mikro elektronik endüstrisi alternatif teknolojiler arıyor.
Geleneksel transistörler, sadece iki bilgi değerini aktarabilir: Anahtar olarak, bir transistör, (ikili dilin 1 ve 0’larına çevrilen) açık veya kapalıdır.
Daha fazla transistör eklemeden işlem kapasitesini arttırmanın bir yolu; her transistörün ikili cihazların açık ve kapalı durumları arasına ara durumlar getirerek ne kadar bilgi aktardığını artırmaktır. Bu prensibe dayanan çok değerli bir mantık transistörü, tek bir cihazda daha fazla işlem ve daha fazla bilginin işlenmesine olanak sağlayacaktır.
Araştırmacılar bu teoride tasarım ve simülasyonlar yoluyla; çinko okside dayanan çok değerli bir mantık transistörünün temel fiziğini geliştirdi. Güney Kore araştırmacıları, prototip cihazın performansını başarıyla üretti ve değerlendirdi.
Cho’nun cihazı; 0 ila 1 arasında elektronik olarak kararlı ve güvenilir ara durumlara sahiptir ve transistör başına mantıksal değerlerin sayısını iki, üç veya dört arasında arttırır.
Cho, yeni araştırmanın sadece teknolojinin mevcut bilgisayar çipi konfigürasyonları ile uyumlu olması nedeniyle değil; aynı zamanda bilgisayar gücünün bir sonraki dönüm noktası olacağı günümüzün bilgisayarları ve kuantum bilgisayarları arasında bir boşluk bırakabileceği için, önemli olduğunu söyledi.
Geleneksel bir bilgisayar, hesaplama yapmak için 1 ve 0 değerlerini kesin olarak kullanırken, kuantum bir bilgisayarın temel mantık birimleri daha akışkandır; aynı anda veya arada bir yerde 1 ve 0 kombinasyonları olarak var olabilecek değerlerdir. Ticari olarak henüz gerçekleşmemiş olmalarına rağmen, büyük ölçekli kuantum bilgisayarlar; daha fazla bilgi depolayabilmek ve bazı sorunları mevcut bilgisayarlardan çok daha hızlı bir şekilde çözebilmek için teorileştirilir.
Cho: “Çok seviyeli mantık içeren bir cihaz, geleneksel bir bilgisayardan daha hızlı olacaktır çünkü yalnızca ikili mantık birimlerinden daha fazla çalışacaktır. Kuantum birimleriyle, sürekli değerleriniz vardır.”
Cho ve meslektaşları tarafından geliştirilen teknoloji, daha sonra bir üst yapıdaki diğer malzemelerin katmanları ile birleştirilen bir bileşik nano tabaka oluşturmak üzere birleştirilmiş iki çinko oksit formunun yeni bir konfigürasyonunu kullanmaktadır.
Araştırmacılar, çok değerli mantık için gerekli fiziği; kuantum noktaları adı verilen çinko oksit kristallerini, şekilsiz çinko oksidi içine yerleştirerek başarabileceklerini keşfettiler. Şekilsiz bir katı içeren atomlar, kristal katılarda olduğu gibi sıralanmazlar.
Cho: “Bu malzemeyi tasarlayarak, bu çok seviyeli mantık davranışını mümkün kılan yeni bir elektronik yapı yaratabileceğimizi gördük. Çinko oksit, hem kristalin katı hem de amorf katı madde oluşturma eğiliminde olan iyi bilinen bir malzemedir, bu nedenle başlamak için açık bir seçimdi, ancak en iyi malzeme olmayabilir. Bir sonraki adımımız, bu davranışın ne kadar evrensel olduğuna bakacak.
İlerlerken, ayrıca bu teknolojiyi kuantum bir cihazla nasıl arayabileceğimizi görmek istiyorum. Bu malzemeyi tasarlayarak, bu çok seviyeli mantık davranışını mümkün kılan yeni bir elektronik yapı yaratabileceğimizi gördük. Çinko oksit, hem kristalin katı hem de amorf katı madde oluşturma eğiliminde olan iyi bilinen bir malzemedir, bu nedenle başlamak için açık bir seçimdi, ancak en iyi malzeme olmayabilir. Bir sonraki adımımız, bu davranışın ne kadar evrensel olduğuna bakacak.
Ayrıca bu teknolojiyi kuantum bir cihazla nasıl arayabileceğimizi görmek istiyorum.”
