A lyukakkal szaggatott gyémántrétegek a jövőben a szuperszámítógépek új generációit alapozhatják meg.

Kaliforniai tudósok a kereskedelemben is elérhető technológiák révén apró, nitrogénnel töltött lyukakat hoztak létre nagyobb gyémántlapokon. A nitrogénnel lyuggatott gyémántok több milliószor több információt tudnak tárolni, mint a hagyományos, szilícium-alapú rendszerek. Működési sebességük pedig több tucatszorosa az eddigi gépekének.

Mire jó az új technológia?

Hogy mire lehet használni a megnövekedett lehetőségeket, még tanulmányozniuk kell a kutatóknak, néhány dolog azonban már bizonyosra vehető. Alighanem a titkosításban, kriptográfiában és a gyógyszerkutatásban lehet hasznos az ú technológia.

Nitrogén egyébként mindig is volt a gyémántokban, ezért sárgás némelyiknek a színe. Ezeket a nitrogénnel „dúsított” gyémántokat régóta tanulmányozták a kvantummechanikával foglalkozó kutatók.

A mostani kísérleteket is jól ismert módszerekkel hajtották végre – mondta eredményeikről David Awschalom, a University of California, Santa Barbara kutatója, aki az ACS Nano Letters című lapban megjelent közlemény társszerzője. Online rendelésekből be lehet szerezni ehhez szükséges eszközöket, tulajdonképpen csak a gyémántrétegek „mintázásához” kell egy speciális berendezés szerinte.

Hibák a gyémántban

A tudósok atomi méretű hibákat csináltak az egyébként tökéletes gyémántokban. Ugyanakkor egy ilyen technológia komoly precizitást igényel. Ezért a kutatók mesterségesen és szabályos elrendezésben hoztak létre nitrogén-lyukakat a gyémántrétegekben.

A University of California, Santa Barbara munkatársai a Lawrence Berkeley National Laboratory kutatóival dolgoztak együtt. Először egy ionsugárral kiütöttek két szénatomot (a gyémánt tiszta állapotban csak szénatomokat tartalmaz), aztán ezeket egy nitrogénnel cserélték ki.

Több a lehetőség

Egy másodperc alatt 4000 nitrogénatomot tudtak „beültetni” a gyémántrétegbe, egy perc alatt pedig jónéhány centiméternyi „lapos” gyémántot „lyuggattak ki”. Az így létrehozott felület lyukaiban egy elektronnal több van. A hagyományos komputerekben nem így működik az információtárolás, hanem 0 vagy 1 a lehetséges tárolási kód. (Folyik-e áram az áramkörben vagy sem, ettől függően 0 vagy 1 a tárolt érték.) A gyémánt alapú komputerben viszont sokkal több a lehetőség, hiszen az egyetlen pluszelektron spinje számít, ez képes tárolni az információt. (Az elektron spinje az elektron forgástengelye körüli impulzusmomentuma.)

Egyelőre még nem is lehet tudni, mennyire gyorsulhatnak fel a számítógépek az elektronspin-alapú tárolás révén, de az biztos, hogy nem a hétköznapi gépekben tűnnek majd fel ezek a módszerek a közeljövőben. A kvantumgépek rendkívül bonyolult – matematikai és számítástechnikai - problémák megoldásakor viszont nagyon hasznosak lehetnek.