Průlom v polovodičích: Bezproudé ovládání kvantových elektronů slibuje revoluci v čipech

Vědci z Národní tchajwanské univerzity ve spolupráci s dalšími institucemi dosáhli významného průlomu v oblasti polovodičů. Podařilo se jim přesně ovládat prostorové uspořádání elektronů ve dvou směrech současně, a to zcela bez použití vnějšího napětí.

Vědci z Národní tchajwanské univerzity ve spolupráci s dalšími institucemi dosáhli významného průlomu v oblasti polovodičů. Podařilo se jim přesně ovládat prostorové uspořádání elektronů ve dvou směrech současně, a to zcela bez použití vnějšího napětí. Tento objev je výsledkem inovativního inženýrství rozhraní mezi tenkými vrstvami semimetalického bismutu (Bi) a dvourozměrného polovodiče MoS₂.

Klíčem k tomuto bezproudému ovládání je využití Moiré potenciálu, který je generován zkroucenou dvojvrstvou MoS₂ a v horizontálním směru omezuje elektrony na specifická místa. Ve vertikálním směru pak vědci zjistili, že úpravou tloušťky bismutového filmu lze modulovat efektivní hmotnost elektronů. Tenčí filmy vedou k shlukování elektronů do trojic, což připomíná molekulární vazby, zatímco silnější filmy elektrony rozptylují do periodické konfigurace typu Kagome.

Tento materiál, který nevyžaduje externí napětí k indukci elektronového omezení, představuje zásadní základ pro vývoj kvantových bitů (qubitů) a ultra-nízkoenergetických zařízení. Otevírá tak nové cesty pro návrh příští generace kvantových počítačů a energeticky účinných polovodičových čipů. Profesor Ya-Ping Chiu, spoluautor studie, zdůrazňuje, že tato obousměrná manipulace kvantových elektronických stavů bez použití hradla nabízí materiálový základ pro budoucí kvantové výpočty a energeticky úsporné polovodičové technologie. Na výzkumu se podílely týmy z Národní tchajwanské univerzity, Institutu atomových a molekulárních věd Academia Sinica a také R&D tým společnosti Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), která dodala vysoce kvalitní polovodičové vzorky.