Quantum dot transistor simulerer neurons funktioner

En transistor, der simulerer nogle af neurons funktioner, er opfundet baseret på eksperimenter og modeller udviklet af forskere ved Federal University of São Carlos (UFSCar) i São Paulo State, Brasilien, Würzburg Universitet i Tyskland, og University of South Carolina i USA.

Enheden, som har mikrometriske såvel som nanometriske dele, kan se lys, tælle, og gemme oplysninger i sin egen struktur, undgår behovet for en komplementær hukommelsesenhed.

Det er beskrevet i artiklen "Nanoskala tipping bucket effect in a quantum dot transistor-based counter", offentliggjort i tidsskriftet Nano bogstaver .

"I denne artikel, vi viser, at transistorer baseret på kvantepunkter kan udføre komplekse operationer direkte i hukommelsen. Dette kan føre til udvikling af nye former for enheder og computerkredsløb, hvor hukommelsesenheder kombineres med logiske behandlingsenheder, spare plads, tid, og strømforbrug, "sagde Victor Lopez Richard, en professor i UFSCars fysikafdeling og en af ​​undersøgelsens koordinatorer.

Transistoren blev produceret ved en teknik kaldet epitaksial vækst, som består i at belægge et krystalunderlag med tynd film. På dette mikroskopiske substrat, nanoskopiske dråber af indiumarsenid fungerer som kvantepunkter, begrænser elektroner i kvantiserede tilstande. Hukommelsesfunktionalitet er afledt af dynamikken i elektrisk opladning og afladning af kvantepunkterne, skabe aktuelle mønstre med periodiciteter, der moduleres af den spænding, der påføres transistorens porte eller lyset absorberet af kvantepunkterne.

"Nøglefunktionen i vores enhed er dens iboende hukommelse gemt som en elektrisk ladning inde i kvantepunkterne, "Richard sagde." Udfordringen er at kontrollere dynamikken i disse ladninger, så transistoren kan manifestere forskellige tilstande. Dens funktionalitet består af evnen til at tælle, lære udenad, og udføre de simple regneoperationer, der normalt udføres af regnemaskiner, men bruger uforligneligt mindre plads, tid, og magt. "

Ifølge Richard, transistoren vil sandsynligvis ikke blive brugt i kvanteberegning, fordi dette kræver andre kvanteeffekter. Imidlertid, det kan føre til udviklingen af ​​en platform til brug i udstyr såsom tællere eller lommeregnere med hukommelse iboende forbundet med selve transistoren og alle tilgængelige funktioner i det samme system i nanometrisk skala, uden behov for en separat opbevaringsplads.

"I øvrigt, man kan sige, at transistoren kan se lys, fordi kvantepunkter er følsomme over for fotoner, "Sagde Richard, "og ligesom elektrisk spænding, dynamikken ved opladning og afladning af kvantepunkter kan styres via absorption af fotoner, simulerer synaptiske reaktioner og nogle neurons funktioner. "

Yderligere forskning vil være nødvendig, før transistoren kan bruges som en teknologisk ressource. For nu, det virker kun ved ekstremt lave temperaturer - cirka 4 Kelvin, temperaturen af ​​flydende helium.

"Vores mål er at gøre det funktionelt ved højere temperaturer og endda ved stuetemperatur. For at gøre det, vi bliver nødt til at finde en måde at adskille systemets elektroniske rum tilstrækkeligt til at forhindre, at de påvirkes af temperaturen. Vi har brug for mere raffineret kontrol af syntese og teknikker til materialevækst for at finjustere opladnings- og afladningskanalerne. Og de tilstande, der er gemt i kvantepunkterne, skal kvantificeres, "Sagde Richard.