Nel 1965, l'uomo d'affari e scienziato informatico Gordon Moore ha osservato che il numero di transistor in un denso circuito integrato raddoppia circa ogni due anni, il che significa un raddoppio della potenza di elaborazione del computer. La previsione era così accurata che questo fenomeno fu soprannominato "Legge di Moore".
Per mantenere in vigore la legge di Moore, i produttori devono continuare a ridurre i transistor. Finanziato dal programma UE Future and Emerging Technology (FET), il progetto TOLOP ha cercato di innovare l'elaborazione del computer in questo modo utilizzando dispositivi elettronici con un singolo elettrone, consentendo di ridurre il numero di componenti presenti in un processore.
La sfida era studiare come i transistor a singolo elettrone potessero essere prodotti in serie, integrati in circuiti convenzionali e vedere se potevano funzionare in modo affidabile. TOLOP ha lavorato su transistor a singolo elettrone e singolo atomo, quali design non sono così diversi da quelli utilizzati nei microprocessori di oggi.
"Il grande progresso che TOLOP ha dimostrato è che i dispositivi a singolo elettrone possono essere costruiti a livello industriale, " dice M. Fernando Gonzalez-Zalba, presso l'Hitachi Cambridge Laboratory, Università di Cambridge, UK.
La ricerca ha dimostrato che i nuovi dispositivi a singolo elettrone possono essere prodotti in serie ed eseguire funzionalità aggiuntive rispetto agli attuali transistor allo stato dell'arte. Il rovescio della medaglia è che può essere fatto solo a temperatura ambiente perché a temperature più elevate, gli effetti del singolo elettrone diventano troppo deboli per essere utilizzati nelle applicazioni.
Però, mentre la tecnologia ha evidenziato i limiti naturali della miniaturizzazione convenzionale dei transistor, un risultato imprevisto è stata l'applicabilità dei loro dispositivi a singolo elettrone ai test di calcolo quantistico, dove non si applicano le leggi binarie comuni ai normali transistor. Questo perché sono riusciti a far funzionare i transistor come bit quantistici, o 'qubit, " che sono al centro della potenza dei computer quantistici.
La scoperta è ora diventata il nuovo obiettivo del team di ricerca TOLOP, che ha recentemente ricevuto finanziamenti aggiuntivi per continuare il proprio lavoro. "Vogliamo dimostrare che la stessa tecnologia utilizzata per i nostri computer può essere utilizzata per il calcolo quantistico, "Spiega M. Fernando Gonzalez-Zalba.
I qubit creati sono in gran parte basati sugli attuali modelli di transistor, quindi se questi nuovi dispositivi potessero essere fabbricati utilizzando gli stessi metodi di nanofabbricazione per i transistor convenzionali, il costo di produzione sarebbe notevolmente ridotto, portando l'informatica quantistica un passo più vicino al mercato.
C'è ancora molta strada da fare, ma la futura produzione di massa di computer quantistici potrebbe essersi appena avvicinata un po' al presente. Nel tentativo di tenere il passo con la Legge di Moore, potrebbe essere che il progetto TOLOP ci abbia portato un passo oltre.
