Читать «Цифровой журнал «Компьютерра» № 28» онлайн - страница 54

- Выполняют ли такие устройства те же функции, что и макроскопический транзистор (ведь семь атомов — это уже квантовый объект)?

- К сожалению, нет, уже не выполняет. Он работает при криогенных температурах и основан на туннельных эффектах.

- Стоит ли в ближайшие 5-10 лет ожидать, что такие технологии войдут в нашу жизнь?

Пока что размещение отдельных атомов не промышленная технология — используется специальная зондовая установка. Конечно, есть попытки, когда делают, например, 15000 зондов сразу, и это почти промышленная установка, потому что она дает возможность рисовать микросхему по кремниевой шайбе диаметром 300 мм всеми 15000 зондами сразу.

Такие технологии могут войти в нашу жизнь, но для этого надо показать, что они действительно работают. Как только исследователи сделают системы с потенциально масштабируемым числом кубитов (не менее 10), взаимодействующих между собой, и покажут выполнение нескольких квантовых логических операций, после этого, наверно, появится производство. Но проблемы на этом пути есть, они известны, и их ещё предстоит решить.

- Какими будут транзисторы будущего?

- Предполагается, что будущие транзисторы будут иметь трехмерную структуру, в них будут входить нанопроволки диаметром 3-4 нм, и появятся они через 10-15 лет. То, что сейчас создано, конечно, не удовлетворяет электронику, поскольку на одну логическую операцию должно тратиться не более 10^-20 Дж, или 100 мэВ, это энергия электрона, соответствующая утроенной комнатной температуре.

Сейчас на логическую операцию тратится на два порядка больше. В результате дата-центр типа Google потребляет гигантское количество мощности, около 3 ГВт. Эту энергию нужно уменьшать, поэтому все стремятся понижать проектные нормы. Много проблем связано с тем, что стандартная кремниевая электроника находится вблизи технологических пределов.

Гуру кремниевой технологии из IBM Дивендра Садана в своем докладе на международной конференции в Киото, на которой я недавно был, предсказал, что в 2020 году будут доступны 7 нм проектные нормы, но мне кажется, что придется решить ещё много проблем. Мы действительно вплотную подошли к области, где начинают работать квантовые законы, а не законы, связанные с классической электростатикой и электродинамикой.

В квантовой физике работы такого транзистора возникает много неприятных вопросов. Прежде всего, они связаны с тем, что электрон движется не только как частица, но и как волна, а значит, волновые процессы будут накладывать существенные ограничения и, следовательно, придется избегать многочисленных резонансов, в том числе тех, что наблюдались и в обсуждаемой сегодня работе.