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In Massen produzierbare Quantencomputer rücken näher.
Forscher der Universität von New South Wales in Australien haben bekannt gegeben, dass es ihnen gelungen sei, eine äusserst präzise und zuverlässige Methode zu entwickeln, um aus einem einzigen Atom bestehende Transistoren herzustellen. Die Forscher haben die Methode in einem Artikel in 'Nature Nanotechnology' beschrieben, auf den wir durch 'News.com' aufmerksam wurden.
Die Australier hatten zusammen mit Forschern der Technischen Universität Helsinki schon vor rund zwei Jahren erstmals einen auf einem Phosphor-Atom basierenden, funktionierenden "Ein-Atom-Transistor" bauen können. Der jetzige Durchbruch besteht in der zuverlässigen und repetierbaren Methode, mit der das einzelne Phosphor-Atom und die notwendigen Leiterbahnen mittels eines Rastertunnelmikroskops mit absoluter Präzision in einem Silizium-Kristall platziert werden können. Dies eröffnet die Aussicht, dass die Herstellung in einigen Jahren automatisiert werden könnte. Dies wiederum könnte es ermöglichen, das auf solchen Transistoren basierende Quantencomputer in einigen Jahren in Massen gefertigt werden könnten.
Wie Martin Füchsle vom Forschungsteam der Australier in einem YouTube-Video
erklärt, ist die absolute "atomare Präzision" der Platzierung notwendig, damit der Atom-Transistor wie gewünscht arbeitet. Seine Funktionsweise beruht auf einem quantenmechanischen Effekt, der bewirkt, dass Elektronen von einem Atom aus über sehr kurze Distanzen zu nahen Leiterbahnen springen beziehungsweise "tunneln" können – der gleiche Quantenfeffekt wird auch von Tunnelmikroskopen genützt. Da der Tunneleffekt auf Distanzanzänderungen in der Grössenordnung von einem Zehntel Nanometer und darunter reagiert, muss auch das Atom so genau platziert werden können. Als Transistor kann das Atom dann benützt werden, weil der Tunneleffekt durch eine an eine nahe gelegene Elektrode angelegte Spannung gefördert oder unterdrückt werden kann. (Hans Jörg Maron)
(Bild: Eine mikroskopische Aufnahme des Atom-Transistors. Das Phosphor-Atom ist der einzelne rote "Gupf" in der Mitte des Bildes, die ebenfalls roten Flächen sind Leiterbahnen.)