Nieuwsbrief

Blijf wekelijks op de hoogte van het beste uit De Kennis van Nu en het laatste nieuws!

MELD JE AAN
Computer chip

Wetenschappers zijn erin geslaagd om stroom te sturen door een draadje van slechts één atoom dik. Zonder een spoor van kwantumeffecten. Goed nieuws voor computermakers.

Computers worden elke anderhalf tot twee jaar twee keer zo snel. Of beter: twee keer zo klein, zodat er twee keer zoveel schakelingen op computerchips passen. Of nog beter: die dubbele hoeveelheid schakelingen kan voor dezelfde prijs op dezelfde computerchip worden geplaatst. Want de commerciële belangen in deze sector zijn natuurlijk enorm.

Deze wetmatigheid, bekend als de Wet van Moore, houdt nu al stand sinds de jaren vijftig van de vorige eeuw, maar moet onvermijdelijk een keer tegen fysieke grenzen aanlopen. Op een gegeven moment worden de schakelingen namelijk zo klein dat ze geen stroom meer kunnen geleiden. Tot nu toe dachten wetenschappers dat het niet mogelijk zou zijn om schakelingen te maken met draadjes van slechts één atoom dik.

Onterecht. Een aantal Australiërs heeft nu namelijk precies dat gedaan, schrijven ze in Science. Ze lepelden atoom voor atoom fosfor in een siliconenkristal, en creëerden op die manier een geleider van slechts één atoom dik en vier atomen breed. En die bleek prima te geleiden. Net zo goed als een dikke koperen draad, om precies te zijn.

Heel gek was het niet dat wetenschappers problemen verwachtten op het atomaire niveau. Op dat microniveau krijg je door de beweging van elektronen namelijk te maken met kwantumeffecten, waardoor je er niet langer zeker van kunt zijn dat een signaal ook daadwerkelijk op de plek van bestemming aankomt. Dat zou het einde beteken van de Wet van Ohm, die stelt dat verhouding tussen spanning en stroomsterkte constant is.

Fractie van een haar
De schakelingen van de Australiërs zijn bijna onvoorstelbaar klein. De draadjes zijn 1 tot 1,5 nanometer dik – 10.000 keer zo dun als een menselijke haar – en de ruimte tussen de draadjes is maximaal 1 nanometer. Toch hield de Wet van Ohm onverminderd stand. Zelfs bij lage temperaturen, waarbij je de kwantumeffecten het eerst zou verwachten.

Dat alles zou wel eens slecht nieuws kunnen zijn voor kwantumcomputers. Althans, voor concepten van kwantumcomputers waarin fosforatomen worden gebruikt als qubits. Die lijken zich namelijk gewoon ‘klassiek’ te gedragen, in plaats van kwantummechanisch.

Het is aan de andere kant natuurlijk erg goed nieuws voor de halfgeleiderindustrie, die waarschijnlijk nog wel even kunnen doorgaan met het verkleinen en versnellen van computers. Dus geniet nog maar even van je gloednieuwe iPhone 4s: over een paar jaar vind je het waarschijnlijk een hopeloos achterhaalde koelkast.

Bent Weber e.a., ‘Ohm’s law survives tot the atomic scale’, in Science, 6 januari 2012.
David Ferry, ‘Ohm’s law in a quantum world’, in Science, 6 januari 2012.