Замена кремния на квантовые материалы может повысить скорость компьютеров в тысячу раз

Учёные из США (Northeastern University) представили метод моментального переключения квантового материала 1T‑TaS₂ между состояниями — изолятора и проводника. Для этого используется управляемое нагревание и охлаждение (термическое закаливание), что обеспечивает стабильное состояние в течение месяцев.

Процесс сравнивают с ультрабыстрым транзистором: в отличие от современных гигагерцевых чипов, этот подход позволит перейти на терахерцевый диапазон. Материал переключается при комнатной температуре, что существенно облегчает внедрение в практику.

Принцип работает так: под ярким светом квантовый материал приобретает скрытое металлическое состояние, ещё недавно доступное только при низких температурах. Переключение с помощью света и тепла происходит почти мгновенно и надёжно фиксируется.

Эксперты отмечают, что объединение проводника и изолятора в одном материале упрощает дизайн устройств — нет нужды в сложном монтаже нескольких компонентов. Это открывает путь к созданию компактных и сверхбыстрых чипов, заменяющих кремний.

Исследование опубликовано в Nature Physics. Основатели проекта считают, что технология может стать ключевой альтернативой кремниевым элементам, особенно там, где скорость и энергоэффективность критически важны.

Почему это важно

• Скорость: переход на терахерцевую работу вместо гигагерцевой.

• Универсальность: один материал вместо сложной схемы изоляторов и проводников.

• Стабильность: переключённое состояние сохраняется длительное время при рабочих температурах.

Открытие учёных позволяет в 1 000 раз ускорить компьютерные устройства, заменяя кремний на квантовые материалы с управляемым переключением проводимости. Это фундаментальный шаг к будущим электроникам на терахерцевых частотах. Дальнейшие задачи — адаптация для серийного производства и интеграция в промышленные процессы микросборки.