Thông qua phương pháp làm nguội nhiệt, bao gồm việc nung nóng và làm nguội vật liệu một cách cẩn thận, các nhà nghiên cứu đã có thể kiểm soát hoạt động của vật liệu lượng tử để chúng chuyển đổi giữa trạng thái dẫn điện và cách điện. Kết quả nghiên cứu có thể dẫn đến sự phát triển của các thiết bị điện tử như máy tính và điện thoại nhanh hơn tới 1.000 lần so với các thiết bị dựa trên silicon hiện nay.
Tốc độ xử lý teraherzt sẽ giúp giải quyết nhanh chóng nhu cầu tính toán mạnh mẽ trong tương lai
ẢNH: NEOWIN
Vật liệu được tập trung nghiên cứu là 1T-TaS₂. Thông thường, vật liệu này chỉ thể hiện trạng thái kim loại ở nhiệt độ cực lạnh làm hạn chế khả năng ứng dụng của nó trong các thiết bị hằng ngày. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã tìm ra cách duy trì trạng thái kim loại này ở nhiệt độ gần với nhiệt độ phòng giúp kéo dài thời gian ổn định lên đến nhiều tháng, trong khi trước đây chỉ kéo dài vài phần giây.
Đại diện nhóm nghiên cứu cho biết, trong khi các bộ xử lý hiện tại hoạt động ở tần số gigahert, phát hiện mới có thể mang lại các chip có tần số lên đến terahertz. Để đạt được điều này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng ánh sáng để kích hoạt những thay đổi trong vật liệu, kết hợp các mẫu sóng mật độ điện tích (CDW) khác nhau để ổn định trạng thái CDW kim loại tiềm ẩn.
Giáo sư vật lý Gregory Fiete tại Đại học Northeastern nhấn mạnh: "Bất kỳ ai từng sử dụng máy tính đều có lúc ước gì tốc độ tải dữ liệu nhanh hơn. Chúng tôi đang sử dụng ánh sáng để kiểm soát các đặc tính vật liệu ở tốc độ nhanh nhất có thể mà vật lý cho phép".
Mỹ, đồng minh tìm cách cắt dòng chảy chip xử lý đến Nga
Phương pháp điều khiển này tương tự như cách hoạt động của bóng bán dẫn, nhưng thay vì cần nhiều vật liệu và giao diện phức tạp, các nhà nghiên cứu chỉ cần sử dụng vật liệu duy nhất và điều khiển nó bằng ánh sáng. Điều này có thể giúp đơn giản hóa và nâng cao hiệu quả của các thiết bị trong tương lai.
Giáo sư Fiete cho biết nhóm đã loại bỏ một trong những thách thức kỹ thuật bằng cách tích hợp tất cả vào vật liệu duy nhất và thay thế giao diện bằng ánh sáng trong phạm vi nhiệt độ rộng hơn. Khám phá này mở ra những khả năng mới cho việc thiết kế thiết bị điện tử, vượt xa những gì silicon có thể mang lại.
Ông cũng nhấn mạnh: "Chúng ta đang ở thời điểm mà để đạt được những cải tiến đáng kinh ngạc về lưu trữ thông tin hoặc tốc độ hoạt động, chúng ta cần một mô hình mới. Điện toán lượng tử là một hướng đi để giải quyết vấn đề này và một hướng đi khác là đổi mới vật liệu. Đó chính là mục đích thực sự của công trình này".
