На чём будут основаны квантовые компьютеры будущего? На чём основаны квантовые дисплеи настоящего? На одной интересной квантовой суперконструкиции. Так давайте разберём её!
Я уже писала о суператомах, которые подражают другим химическим элементам. Например, о суператоме серебра, которые копирует свойства золота так, что не отличишь. Сегодня узнаете ещё об одном типе суператомов – квантовых точках.
Квантовая точка – это искусственный атом
Размер квантовых точек мал – сотни нанометров. Такие крошечные размеры необходимы, чтобы квантовые эффекты сработали. Хотя по сравнению с атомами, которые создала Вселенная, квантовые точки гигантские.
Из чего сделать
Квантовая точка делается из химических элементов. Можно сделать из алюминия, галия, фосфора, мышьяка, сурьмы. Проще всего из индия – серебристого металла, близкого родственника алюминия.
Квантовая точка – это конфигурация из атомов, которая напоминает башню Дьявола. Она состоит из нескольких слоёв. Нижний слой – полупроводник. На него накладывается изолирующий слой. Далее – индий, который тоже покрывается более толстым изолирующим слоем. Последний, верхний слой состоит из металла.
Как сделать
Разберём на примере индия. На верхний слой металла подаётся положительный заряд, которые притягивает электроны. Электроны достигают изолятора. Изолятор достаточно тонкий, поэтому электрон, осуществляя квантовую магию, достигает индия.
Индий устроен так, что электроны могут свободно перемещаться между его атомами. Крайне редко электрон захватывается одним конкретным атомом индия. Вместо этого тысячи атомов объединяются, чтобы захватить один электрон. Получается что-то вроде суперорганизма.
Где использовать
На основе квантовых точек можно создавать квантовые компьютеры, которые работают гораздо быстрее современных. Вычисления при помощи управления одним электроном проходят быстрее, чем при прокачивании миллиарда электронов, как это происходит в наших компах.
Квантовая точка может выполнять роль диода. Уже сегодня дисплеи на основе таких точек создают гиганты вроде Samsung, Sony, LG. Всё дело в размерах квантовой точки: их можно менять, изменяя при этом оптические свойства квантовой точки. Когда электрон переходит ближе к ядру, испускается фотон. От энергии испускаемого фотона зависит его цвет. Регулируя размер квантовой точки, можно менять энергию фотона, а, следовательно, его цвет.
Квантовые точки – это универсальная технология. Её применяют в медицине, например при создании биомаркеров для визуализации опухолей. Квантовые точки используются и в солнечных батареях, где преобразуют солнечную энергию в электрический ток. Это далеко не все варианты применения.
Статья основана на книге Сэма Кина "Исчезающая ложка"