An image of the template of the quantum dot device showing a central hole where seven phosphorus atoms are incorporated. Running diagonally from top left to bottom right are the two electronic leads to connect to the dot.
改寫自科學網
2010年5月26日，物理學家組織網(PHYSORG.com)報導，美國與澳洲科學家成功製造出世界上最小的電晶體(transistor)——由7個原子在單晶矽表面構成的一個“量子點”(quantum dot)，標誌著我們向計算能力的新時代邁出了重要一步。
量子點(quantum dot)是奈米大小的發光晶體，有時也被稱為“人造原子”。雖然這個量子點非常小，長度只有十億分之四米，但卻是一台功能健全的電子設備，也是世界上第一台用原子故意造出來的電子設備。它不僅能用於調節和控制像商業電晶體這樣的設備的電流，而且標誌著我們向原子刻度小型化和超高速、超強大電腦新時代邁出的重要一步。
澳洲新南威爾斯大學(UNSW, University of New South Wales)量子電腦技術中心(CQCT, Centre for Quantum Computer Technology)和美國威斯康辛大學麥迪森分校(the University of Wisconsin-Madison)研究人員組成的一個聯合小組在最新一期的《自然—奈米技術》(Nature Nanotechnology)雜誌上詳細描述了這一發現。參與這項研究的量子電腦技術中心主任蜜雪兒•西蒙斯(Michelle Simmons)教授說：“這項成就的重要性在於，我們不是令原子活動或是在顯微鏡下觀測原子，而是操縱單個原子，以原子精度將其置於表面，以製造能工作的電子設備。”
“澳洲研究小組已可以完全利用晶體矽製造電子設備，我們在晶體矽上面用磷原子替換了 7個矽原子，並達到了驚人的精確度。這是重大的科技成就，是表明製造‘終極電腦’(用矽原子製造的量子電腦)可行性的關鍵一步。”將原子置於某個物體表面的技術——掃描隧穿顯微鏡——已問世二十年之久。在此之前，沒人能利用該技術去製造原子精度的電子設備，然後令其處理來自微觀世界的電子輸入。
西蒙斯教授說：“電子設備究竟能有多小？我們正在驗證它的極限。澳大利亞的第一台電腦在 1949年上市，它佔據了整個房間，你只能用手拿著零部件。今天，你可以將電腦放在手掌上，許多零部件的直徑甚至只是一根頭髮直徑的千分之一。”
“現在我們已經展示了世界上第一台用矽材料在原子刻度下系統性製造的電子設備。這不僅對電腦用戶具有特別的意義，對所有澳大利亞人來說都極為重要。過去50年來，電子設備小型化一直是驅動全球經濟生產率快速增長的關鍵因素。我們的研究表明，這個進程仍可以繼續。”
美澳聯合研究小組的主要目標是用矽原子製造量子電腦，澳洲人在該領域擁有獨一無二的人力資源，同時處於世界領先地位。這台新電子裝置表明，實現設備在原子刻度下製造和測量的技術已經開始來臨。
目前，商業電晶體閘極(transistor gate，該裝置可令電晶體充當電流的放大器或開關)的長度約為40奈米(1奈米相當於十億分之一米)，量子電腦技術中心的研究團隊正在開發長度僅為 0.4奈米的設備。
西蒙斯教授指出，20年前，唐•艾格勒(Don Eigler)和埃哈德•施魏策爾(Erhard Schweizer)在IBM公司的阿爾馬登研究中心，用氙原子造出了IBM公司的標識，這也是當時世界上最小的標識。二人利用一台掃描隧穿顯微鏡，將 35個氙原子置於鎳表面，拼出了“IBM”三個字母。
艾格勒和施魏策爾的研究論文發表于《自然》雜誌上，他們寫道：“設備小型化的基本原理是顯而易見的。”二人還在論文中多次提出警告，並在最後總結說：“原子刻度的邏輯電路和其他設備的前景距離我們有些遙遠。”西蒙斯教授說：“當時看似遙遠的事情如今變成了現實。我們利用這種顯微鏡不僅可以觀測或熟練操作原子，還能用7個原子製造原子精度的設備，令其在真實的環境中工作。”
PHYSORG.com原文報導
Quantum leap: World's smallest transistor built with just 7 atoms
May 24, 2010 By Bob Beale
Nature Nanotechnology原文論文
Spectroscopy of few-electron single-crystal silicon quantum dots
Published online: 23 May 2010 | doi:10.1038/nnano.2010.95
Martin Fuechsle1, S. Mahapatra1, F. A. Zwanenburg1, Mark Friesen2, M. A. Eriksson2 & Michelle Y. Simmons1
1. Centre for Quantum Computer Technology, University of New South Wales, Sydney NSW 2052, Australia
2. University of Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin 53706, USA
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