Gyulai József

Az emberiség útja a nanovilág felé

IV. A nanotudomány területei

A nanoméretű számítógép olyan elvekre épül, amelyeknél valamilyen atomisztikus fizikai mennyiség veszi át a tranzisztor kapcsolószerepét. Ilyen lehet az elektronok spinje, ugrás a szupravezető-nem-szupravezető állapot között stb.

A kvantumszámítógép megvalósítását befolyásoló legfontosabb törvény talán az ún. Pauli-féle kizárási elv. Ez azt mondja ki, hogy egy olyan kvantummechanikai rendszerben, ahol "érzik" egymást a részecskék (fermionok), nem lehet két részecske teljesen azonos állapotban, legalábbis a spinjeiknek különbözniük kell.

Ez adta az ötletet ahhoz a géphez, a kvantum-sejtautomatához, amelynek az amerikai kifejlesztésében egy magyar tudós, Csurgay Árpád akadémikus is részt vett. Itt először egy fémpontokból álló rendszert hoznak létre egy szigetelő felületén oly módon, hogy a pontokra helyezett elektronok egymással vonzó-taszító kapcsolatban legyenek. Minden pontra két elektront helyeznek, melyek - taszítván egymást - átlósan helyezkednek el. Ha egy ponton átlökjük a rendszert, átbillen, mint egy dominósor.

Animáció: Mesterséges He-atomok, mint számítógép (mpg, 1,6 MB)

Ha az útvonalakat, összecsatlakozásokat különböző hosszúságúra készítjük, az ilyen sor képes algebrai feladatok (összeadás, szorzás stb.) végzésére. Persze csak nagyon-nagyon alacsony hőmérsékleten.

12. ábra

Mihály György beszélt a tavasszal

13. ábra