Дослідницький підрозділ корпорації IBM розробило нову техніку, що дозволяє бачити, записувати і вивчати поведінку атомів в реальному часі. У майбутньому це може дозволити створювати електронні чіпи наномасштабу, а пристрої, створені на їх базі будуть компактними, але в той же час продуктивними.

Запис поведінки атомів у реальному часі до цих пір була неможлива, однак нова методика дозволяє вченим краще розуміти невеликі структури, а також краще розуміти процеси в атомарних масштабах, каже Андреас Хайнріх, дослідник підрозділу IBM Research.

За його словами, нове відкриття дозволить вченим краще розуміти, як довго атоми можуть зберігати інформацію, а це дозволить уточнити властивості майбутніх наночіпов для обробки інформації. Хайнріх говорить, що всі процеси в світі атомів тривають лічені наносекунди і якщо зрозуміти поведінку атомів за цей час, то можна створювати значно більш ефективні пристрої для зберігання та обробки даних, а також в рази більш ефективні сонячні панелі для генерації електроенергії.

З точки зору сонячної енергії, нове відкриття дозволяє в реальному часі спостерігати перетворення протонів в негативно заряджені електрони. Також дослідники сподіваються зрозуміти магнітну активність атомів, що дозволить створювати значно більш ефективні пристрої зберігання. "Поки ви не можете бачити, як в реальності відбуваються деякі речі, вам досить складно створювати пристрої, що працюють за рахунок цих речей", – говорить учений.

У минулому дослідники могли вимірювати різні стани атомів за непрямими ознаками, що не дозволяло відстежувати динамічні зміни в наномасштабі.

В основі нової техніки лежать деякі поліпшення в технологію микроскопирования STM (scanning tunneling microscope). STM-мікроскопи можна приблизно порівняти з надшвидкими відеокамерами, які здатні записувати поведінка атомів речовини за невеликі проміжки часу і на заданої площі. Мікроскоп робить кілька послідовних знімків, з яких у подальшому робиться послідовна відеозапис. Особливо висока ефективність STM-мікроскопів у дослідженні намагнічених атомів, які через задані проміжки часу випускають електричну напругу.

У корпорації розповідають, що STM застосовують тут вже понад 20 років, але лише недавно в метод були внесені деякі поліпшення, що дозволяють фіксувати події в реальному часі. "Всі зроблені нами зміни були проведені не в мікроскопі, а у допоміжному обладнанні, тому ми очікуємо, що нові розробки будуть активно використовуватися нашими колегами по всьому світу", – говорить Хайнріх.

Нова техніка також може бутивикористана і в поліпшенні розуміння того, як проходять основні моменти, пов'язані з квантовими обчисленнями. В основі квантових комп'ютерів знаходиться квантові біти або кубіти, які підпорядковуються тільки законам квантової механіки. Ці закони, у свою чергу, справедливі тільки для атомних і субатомних частинок, таких як протони, нейтрони й електрони.

У IBM говорять, що нова методика дозволяє дуже точно відслідковувати положення кубітів і експериментувати з ними за рахунок утримання кубітів в магнітних полях. У результаті вчені сподіваються навчитися керувати кількома кубітами одночасно, що відкриває шлях до надпотужних квантових комп'ютерів. "IBM хотіла б розширити межі існуючих технологій за рахунок фундаментального розуміння процесів, що відбуваються в атомах і навколо них. Для цього нам було необхідно навчитися бачити в масштабах одного або декількох атомів", – говорить Хайнріх.

За матеріалами: "Cybersecurity.ru"