Пьяцца, научный сотрудник лаборатории полупроводниковых материалов EPFL, исследует полупроводники в наномасштабе. Его главный интерес – нанопроволоки или наноструктуры, состоящие из полупроводниковых материалов, и его цель – вывести транзисторы за пределы точки их насыщения.

Причина в том, что транзисторы повсюду – в светофорах, автомобилях и даже кофеварках – но их способность к миниатюризации достигает точки насыщения, потому что существующие конструкции почти исчерпаны.

Основные проблемы, с которыми мы сейчас сталкиваемся в области вычислительной мощности, связаны с преодолением точки насыщения транзистора, что мы можем сделать с помощью нанопроволок и других видов наноструктур.

Валерио Пьяцца, исследователь, EPFL

Валерио Пьяцца – лауреат престижной научной премии Piaget 2020 г.

Многие из последних улучшений вычислительной мощности основаны на огромном прогрессе в подходах к микропроизводству. Эти подходы позволили инженерам создавать компактные, но современные электронные устройства, такие как умные часы и смартфоны.

Минимизируя размер транзисторов, инженеры могут добавить в схему больше, что приведет к повышению вычислительной мощности для определенной площади поверхности. Однако это также означает, что существует предел того, насколько маленькими могут быть изготовлены процессоры, в зависимости от размера их транзисторов.

По крайней мере, это реальность для существующего поколения технологий обработки. Исследования Пьяццы направлены на преодоление этой трудности путем создания новых типов транзисторов на основе нанопроволок для применения в квантовых компьютерах следующего поколения

.

Современные компьютеры состоят из электронных компонентов и интегральных схем, таких как процессорные микросхемы. Каждый бит соответствует электрическому заряду, который показывает, передается ли ток по проводу или нет (то есть «включен» или «выключен»). И наоборот, квантовые компьютеры не ограничены только двумя состояниями, но могут содержать бесконечное количество состояний.

Центральным элементом квантовых вычислений является кубит, который можно определить как наименьшую единицу памяти. Именно на этом субмикронном уровне Пьяцца проводит свои исследования.

Горизонтальные нанопроволоки Пьяццы – они также могут быть вертикальными – состоят из атомов III и V групп периодической таблицы: фосфора, алюминия, галлия, азота, индия и мышьяка.

Каждый этап нашей разработки сопровождается собственным набором проблем. Во-первых, мы должны наноструктурировать подложку и создать материал – здесь задача состоит в том, чтобы улучшить качество наших кристаллов. Затем нам нужно будет охарактеризовать наши нанопроволоки с целью улучшения их электрических свойств.

Валерио Пьяцца, исследователь, EPFL

Размер транзисторов процессора теперь составляет около 10 нм. (Горизонтальные) нанопроволоки Piazza имеют тот же размер, но должны обеспечивать лучшие электрические характеристики в зависимости от качества кристалла. Его техника включает травление нанопроводников на поверхности подложки с целью создания различных рисунков, которые позволят ему тестировать различные структуры для улучшения характеристик.

Возьмем, к примеру, городские магистрали. Если есть только одна дорога, вы можете добраться только из точки A в точку B. Но если есть много выходов и переулков, вы можете путешествовать по разным районам и идти еще дальше.

Валерио Пьяцца, исследователь, EPFL

В частности, он строит сеть. В следующие месяцы Пьяцца сконцентрируется на выявлении факторов, которые могут улучшить процесс.

Источник: https://actu.epfl.ch