Az IBM kutatói elkészítették és működtették a világ legkisebb számítógépes áramkörét
Az IBM kutatói megépítették és működtették a világ legkisebb számítógépes áramkörét, amelyet egy teljesen új módszerrel hoztak létre. A molekula-zuhatag technológia révén az egyes molekulák úgy mozognak, mint a sorba rakott és ledöntött dominók. Az IBM kutatói által létrehozott áramkör 260 ezerszer kisebb, mint a legfejlettebb technológiával sorozatban gyártott félvezető chipek.
Az áramkört szénmonoixid molekulák alkotják, amelyeket egy réz felületen rendeznek el. Egyetlen molekula megmozdítása láncreakciót indít el, amely során az összes molekula elmozdul, mint a ledőlő dominók. Az IBM tudósai egy egyszerű áramkört építettek, amely adattárolást, adatbetöltést, valamint ÉS és VAGY funkciókat végzett. A molekula-zuhatag technológiával készített legbonyolultabb áramkör egy 12x17 nanométer méretű, három bemenetes osztályozó volt. Ez a struktúra annyira apró, hogy egy ceruza végén 190 milliárd darab férne el belőle.
"Ez igazi mérföldkő a nanoméretű számítógépes kutatások területén" -- mondta Andreas Heinrich, az IBM Almaden kutatóközpontjának fizikusa. "A molekula-zuhatag egy teljesen új megközelítése a számítástechnikának. Ez első eset, hogy egy nanoméretű számítógép összes alkatrésze elkészült és működött. Lényegesen kisebb, mint bármely más áramkör, amit eddig készítettek."
A molekula-zuhatag lényege, hogy a szénmonoxid molekulák a réz felületen egy energetikailag metastabil állapotban rendezhetők el, amelyet alacsonyabb energiaszintre lehet mozdítani. A helyzet hasonló ahhoz, mintha teniszlabdákat szeretnénk egy tojástartóba betenni. Mivel a labdák nagyobbak, mint a tojástartó "fészkei" közötti távolság, nem esnek be a helyükre, hanem egymásnak feszülnek. Azonban egy teniszlabda megmozdításával a többi is elmozdul és beesik a lyukba.
Az IBM kutatói rájöttek, hogy három szénmonoxid molekula ék alakú elrendezése a réz felületén a középső molekula elmozdításával megváltozik. Ezután olyan mintákat hoztak létre, ahol az elmozduló molekula egy újabb metastabil állapotot alkotó, ék alakú hármas struktúra része lesz. A számítási műveletek elvégzését az teszi lehetővé, hogy minden elmozdulás egy bitnyi információt hordoz, mintha a ledöntött dominók logikai 1-et, az állva maradtak pedig 0-t jelentenének.
Három bemenetes osztályozó
Az IBM kutatói által létrehozott áramkör mindössze egy elektronvolt feszültséggel működik, ami 100 ezerszer kisebb egy azonos funkciójú félvezető áramkör által igényelt feszültségnél. Az IBM hárombemenetű osztályozóját pár fokkal az abszolút nulla fölötti tartományban készítették és működtették, azonban a cég közleménye szerint magasabb hőmérsékleten a működés még gyorsabb is lehet.
A molekula-zuhatag egyetlen szépséghibája, hogy a számítási műveletek elvégzése után a struktúrákat nem lehet eredeti állapotukba hozni, azaz egy áramkör csak egyszer működhet. A szénmonoxid molekulák megfelelő elrendezése ugyanis csúcstechnológiás mikroszkópokat, valamint több órát vesz igénybe.