بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
آخرین دستاوردهای دیجیتال کوانتومی
اسلاید 2 :
مقدمه
کوانتوم دیجیتال را میتوان در دو دسته طبقه بندی نمود:
نرمافزارهای کوانتومی:
شامل محاسبات، الگوریتمهای پردازشی و کاربردهای آن در بخشهایی همچون مخابرات، رمزنگاری و .
سختافزارهای کوانتومی:
شامل ادوات نوری و ترکیبی
اسلاید 3 :
قانون مور(Moore’s law)
مور پیشبینی کرد که تعداد ترانزیستورهای مدارهای مجتمع هر دو سال تقریبا دو برابر میشود.
اسلاید 4 :
پایان کار قانون مور؟؟
اخیرا مور اعلام کرد که این پیشبینی دیگر درست نخواهد بود.
تکنولوژی ساخت ترانزیستورها به اندازههای اتمی رسیده است.
اگر ترانزیستورها از حد کنونی حال حاضر کوچکتر شود، اثرات کوانتومی حاصل از خاصیت موجی ماده پدیدار میشود.
مهمترین اثری که باعث ایجاد اختلال در رفتار ترانزیستورها در ابعاد کوچک میشود، تونل زدن الکترونها است.
اسلاید 5 :
ترانزیستورهای نوری
همانند ترانزیستورهای الکترونیکی از سه قسمت درین، سورس و گیت تشکیل شده است.
در گیت این نوع ترانزیستورها بجای استفاده از ولتاژ، از فوتون برای کنترل آن استفاده میشود.
ویژگی اصلی این نوع ترانزیستورها کنترل بر روی میزان عبور نور است که باعث میشود تنها به دو مفهوم صفر و یک اکتفا نشود.
اسلاید 6 :
ترانزیستورهای تک فوتونی نوری
گیت این ترانزیستورها از ابر اتمی ساخته شده است که توسط یک فوتون برانگیخته میشود. در این حالت ابر اتمی مانع از عبور نور میشود. در حالت عادی این ابر اجازهی عبور تمامی نور ورودی را میدهد.
در سال 2014 در آموزشگاه اپتیک کوانتومی Max Planck و در دانشگاه اشتوتگارت
در سال 2013 در دانشگاه MIT
اسلاید 7 :
ترانزیستورهای تک فوتونی نوری
وضعیت Rydberg
فضای ابری سرد شده متشکل از روبیدیم یا سزیم (حدود 0/4 درجهی کلوین)
فوتون برانگیخته کننده (با طول موجی حدود 800 نانومتر)
اسلاید 8 :
ترانزیستورهای سیلیکونی سریع
برای افزایش سرعت ترانزیستورهای سیلیکونی از تابش نور برای سرعت بخشیدن به تولید حفره و الکترون و بازترکیب این دو در سیلیکون استفاده میشود.
دانشمندان در دانشگاه پوردو (Purdue) در آزمایشات خود مشاهده کردند که با استفاده از اکسید روی که با آلمینیم پوشانده شده (AZO) میتوان سرعت جذب نور و در نتیجه سرعت تولید و بازترکیب حاملها را تا 500 برابر افزایش داد. در نتیجهی این آزمایش سرعت ترانزیستور 10 برابر افزایش یافت.
مهمترین مزیت این ترانزیستور در این است که پروسه ساخت آن با پروسه ساخت CMOS تطابق دارد.
اسلاید 9 :
ترانزیستورهای نوری نانو
در سال 2015 در دانشگاه ITMO در آزمایشگاه نانوفوتونیک و متامتریال در روسیه
مشاهده شد جهتهایی که یک مادهی سیلیکونی نانو ابعاد، نور را پراکنده میکند با استفاده از لیزر فمتوثانیهای با طول موج 400 تا 900 نانومتر قابل کنترل است.
کنترل جهت های پراکندگی به شدت پرتوهای لیزر وابسته است.
با استفاده از این تکنولوژی به ترانزیستورهای با قدرت سوئیچینگ پیکوثانیه دست مییابیم.
تنها به یک سیلیکون نانو ابعاد نیاز است
اسلاید 10 :
ترانزیستورهای تونلزنی
در فیزیک کلاسیک اگر انرژی الکترونها از سد کمتر باشد نمیتواند از سد عبور کند اما در فیزیک کوانتومی.
اسلاید 11 :
ترانزیستورهای تونلزنی
اسلاید 12 :
ترانزیستورهای تونلزنی
تونل زدن الکترونها به میزان حاملها بستگی ندارد، بنابراین با اعمال ولتاژ بسیار کوچکی میتوان ترانزیستور را روشن نمود.
استفاده از عناصر ستون 3 و 5 جدول مندلیوف
Aluminum Gallium Antimonide
Indium Arsenide
Indium Gallium Arsenide
ولتاژ آستانه مابین 0/2 تا 0/6
اسلاید 13 :
دیودهای نوری
در سال 2014 توسط دانشمندان اتریشی
استفاده از اتمهای سزیم و روبیدیم سرد شده (0/4 درجهی کلوین)
تطبیق فرکانس فوتونهای ارسالی و اسپین آن با استفاده از پالسهای لیزری و فیبر نوری با اتمهای سزیم و روبیدیم
اسلاید 14 :
Magnetoresistive Random Access Memory (MRAM)
اسلاید 15 :
فرایند نوشتن و خواندن
نوشتن: با اسفاده از میدان مغناطیسی
خواندن: با استفاده از مقاومت مغناطیسی
اسلاید 16 :
فرایند نوشتن و خواندن
با استفاده از جریان الکتریکی با اسپین یکسان و ایجاد گشتاور توسط این اسپینها
اسلاید 17 :
ویژگیهای MRAM
سرعت بالا در خواندن و نوشتن
غیر فرار
کم هزینه
پایداری بسیار بالا
اسلاید 18 :
کوانتوم مولکولی
دانشمندان در سال 2014 با آزمایشی بر روی رشتههای DNA دو رشتهای به این نتیجه رسیدند که با استفاده از میدان مغناطیسی میتوان اسپین این رشته را جهت دهی کرد.
از نتایج این آزمایش میتوان در ساخت ادوات بیو برای ساخت ترانزیستور و یکسو کنندههای اسپینی استفاده کرد.
با توجه به سازگاری دیانای با بدن انسان این قطعه همچنین میتواند از نظر بیوالکترونیکی نیز حائز اهمیت باشد.
