Các kỹ sư Mỹ chế tạo công tắc giống transistor cho các exciton lượng tử

Các kỹ sư tại Đại học Michigan đã phát triển công tắc giống transistor đầu tiên có thể kiểm soát dòng chảy của exciton—các hạt lượng tử mang năng lượng nhưng không mang điện tích—ở nhiệt độ phòng. Exciton hình thành khi ánh sáng kích thích các electron trong chất bán dẫn, tạo ra các cặp electron-lỗ trống di chuyển cùng nhau như các gói năng lượng trung hòa. Khác với electron, exciton không tạo ra nhiệt do mất năng lượng, khiến chúng trở thành ứng viên tiềm năng cho các công nghệ tính toán hiệu quả hơn. Nhóm nghiên cứu đã vượt qua một thách thức lớn bằng cách thiết kế một gờ cấu trúc nano dẫn dắt exciton theo một đường đi kiểm soát và sử dụng các điện cực làm cổng để bật tắt dòng exciton, đạt tỷ lệ bật-tắt trên 19 decibel. Đột phá này mở ra cánh cửa cho các mạch exciton có thể giảm đáng kể tiêu thụ năng lượng và sinh nhiệt trong các hệ thống tính toán, giải quyết những hạn chế hiện tại mà điện tử đang gặp phải trong AI và các ứng dụng đòi hỏi cao khác. Các nhà nghiên cứu cũng đã chứng minh một công tắc quang-exciton sử dụng ánh sáng để đẩy exciton di chuyển nhanh dọc theo gờ, gợi ý tiềm năng cho việc truyền dữ liệu nhanh hơn và mát hơn trong các thiết bị.