De multitransistor in een heus chip met rechts de weergave van een enkele multitransistor (afb: Cho et. al.)

Computers en andere elektronica moeten steeds sneller en de onderdelen (dus) kleiner worden, maar aan die race naar het ‘niks’ zitten grenzen. Transistoren, de bouwstenen van de elektronica, zijn nog maar 10 nm groot, zonder 30 atomen. Kyeongjae Cho van de universiteit van Texas in Dallas en medeonderzoekers hebben nu een transistor ontwikkeld die niet twee (0 en 1) maar vier stabiele toestanden heeft.  Dat zou een opstapje kunnen zijn naar de kwantumtechnologie…
“De verwerkingscapaciteit van elektronische apparaten komt van honderden miljoenen, miljarden transistoren die op een chip samenwerken”, zegt Cho, “maar we naderen snel de ondergrenzen.” Conventionele transistoren kennen maar twee standen zoals een schakelaar: aan of uit, de 1 of de 0. Een manier om de verwerkingscapaciteit te vergroten van transistoren zou zijn daar het aantal mogelijke toestanden uit te breiden door tussenliggende situaties te creëren. Zoiets zou je een multitransistor kunnen noemen. Zo’n multitransistor breidt de verwerkingscapaciteit van een chip aanzienlijk uit. Cho (‘bescheiden’): “Het idee is niet nieuw en er zijn al diverse pogingen gedaan zo’n multitransistor te maken. Wij hebben het geklaard.”

De onderzoekers gebruikten voor hun multitransistor zinkoxide. Medeonderzoekers in Korea hebben prototypes van een chip gemaakt. De ZnO-transistor heeft twee stabiele en dus (?) betrouwbare tussentoestanden tussen de 0 en de 1, waardoor het aantal logische waarden dat zo’n transistor kan hebben verdubbelt.
Volgens de onderzoekers is deze ontwikkeling interessant omdat de technologie niet alleen verenigbaar is met de bestaande computertechnologie, maar ook een opstap zou kunnen vormen naar de (al zo lang verwachte en versmachte) kwantumrekentuigen.

Gerijpte technologie

Terwijl de transistor een gerijpte technologie is, zijn de kwantumcomputers als realiteit nog niet echt in beeld. Cho: “Daartussen gaapt een groot gat. Om van de huidige computers naar kwantumcomputers te komen hebben we een techniek nodig die het gat overbrugt tussen binair en een systeem met een oneindig aantal vrijheidsgraden (in theorie dan; as). Ons werk is gestoeld op de bestaande technologie en dus niet zo revolutionair als de kwantumtechnologie, maar beweegt zich wel in die richting.”

De transistor van Cho c.s. bevat een combinatie van twee vormen van zinkoxide (in kristalvorm en in amorfe vorm) gecombineerd in een nanolaag, die vervolgens is ingebed in een superrooster van andere materialen. De atomen in de amorfe vorm zijn niet zo nagelvast geordend als in de kristallijne vorm.
Cho: “Het bleek dat we daarmee een elektronische structuur konden creëren met meer niveaus. Zinkoxide is een bekend materiaal en daarom zijn we er mee begonnen, maar mogelijk is het niet het beste materiaal hiervoor. We gaan onderzoeken hoe universeel dit gedrag is bij andere materialen. Al gaande willen we ook uitzoeken hoe we deze technologie kunnen koppelen aan de kwantumtechnologie.”

Bron: EurekAlert