101 вопрос о нанотехнологиях. Нагорнов Ю.С. - 68 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГУ | Тольятти

Составители: 

Рубрика: 

68
Резонансно-туннельный диод представляет собой сложную периодическую структуру
(рис.54а), размеры некоторых областей которой составляют несколько нанометров.
Условное схемное обозначение показано на рис. 54(б).
Рассмотрим работу резонансного диода. Ток, протекающий через него, зависит от
величины приложенного напряжения. Если приложенное напряжение мало и энергия
электронов, проходящих через потенциальный барьер, меньше энергии дискретного
уровня, то прозрачность барьера и, следовательно, протекающий ток будут малы. Ток
достигает максимального значения при таких напряжениях, когда энергия электронов
равна энергии дискретного уровня. При более высоких напряжениях энергия электронов
станет больше энергии дискретного уровня и прозрачность барьера для электронов
уменьшится. При этом ток также уменьшится. Вольтамперная характеристика
резонансного туннельного диода показана на рис. 54 в. Видно, что на вольтамперной
характеристике имеется максимум и участок с отрицательным дифференциальным
сопротивлением (рис. 54 в – область уменьшения тока при увеличении напряжения), что
чрезвычайно привлекательно для создания многоуровневых логических элементов,
элементов памяти и твердотельных сверхвысокочастотных генераторов.
Добавление управляющего электрода к резонансно-туннельному диоду превращает
его в резонансно-туннельный транзистор и расширяет возможности его применения.
Такие транзисторы имеют частоты переключения порядка 10
12
Гц, что в 100-1000 раз
выше, чем у самых лучших кремниевых транзисторов из современных интегральных
микросхем.
Наноэлектроника в настоящее время вплотную приблизилась к созданию и новых
типов вычислительной техники – нанокомпьютеров. Компания Intel, например,
выпускает процессоры по 45 нанометровой технологии и заявляет о 32 нанометровой
технологии производства. В перспективе компания говорит о создании процессоров с 2
биллионами транзисторов. Уже сейчас можно предположить, что нанокомпьютеры будут
развиваться одновременно по нескольким направлениям, реализующим различные
способы представления информации – на основе квантовой логики, классической логики,
а также некоторые другие, например, генетические, молекулярно-биологические,
молекулярно-механические и др. Однако в основу всех этих направлений можно
поместить теорию так называемых квантовых вычислений, которая учитывает не
элементную базу, а новый тип квантовомеханических логических операций. Устройства,
построенные на таком типе вычислений называются квантовыми компьютерами.
Вопрос 62. Что такое квантовый компьютер?
Квантовый компьютер – вычислительное устройство, использующее при работе
квантовомеханические эффекты, и реализующее выполнение квантовых алгоритмов.
Квантовые компьютеры работают на основе квантовой логики.
Идея квантовых вычислений впервые была высказана Ю.И. Маниным в 1980 году, но
активно эта проблема стала обсуждаться после появления в 1982 году статьи
американского физика-теоретика Р. Фейнмана. В этих работах было предложено
использовать для вычислений операции с состояниями квантовой системы. Авторы
обратили внимание на то, что каждое состояние квантовой системы в отличие от

Страницы