Realizzato un filo elettrico lungo 4 atomi, il computer quantico si avvicina

Credits: Bent Weber

Se vi dicessimo che è possibile costruire computer i cui transistor siano costituiti da singoli atomi e i cui fili conduttori abbiano una lunghezza inferiore ai 2 nanometri? I più informati di voi risponderebbero che stiamo parlando del tanto atteso computer quantico, che a livello teorico è realizzabile, ma che comunque non se ne parla prima di un altro decennio. E avrebbero ragione, ma solo in parte. Perché se è vero che i computer quantici sono ancora una promessa, è anche vero che in questi giorni, un gruppo di ricerca australo-statunitense ha annunciato di aver realizzato un filo elettrico di dimensioni atomiche.

Solo un mese fa, abbiamo parlato di come Intel e IBM si stiano scervellando per trovare alternative ai moderni chip che consentano, di qui a dieci anni, di aumentare le prestazioni dei microprocessori anche una volta raggiunto il limite dimensionale di 7 nanometri. Oggi, a quanto pare, il limite che tanto spaventa Intel e altre compagnie è stato raggiunto e superato: tre team australo-statunitensi hanno infatti realizzato un filo funzionante che ha una lunghezza di soli 4 atomi, uno spessore di un solo atomo e, pare, le stesse caratteristiche funzionali dei tradizionali fili in rame.

Per ottenere un simile risultato, gli scienziati della Purdue University, della University of New South Wales e della Melbourne University hanno capovolto il tradizionale processo di costruzione di un chip, costruendo il nano-filo allineando un atomo di fosforo alla volta all’interno di un rivestimento in silicio.

“Di solito il materiale viene inciso o tagliato, il che può essere parecchio costoso” ha spiegato Gehrard Klimeck della Purdue University “Una volta arrivati a dimensioni dell’ordine di 20 atomi si hanno fluttuazioni atomiche che rendono difficile ridurre le dimesioni. Il nostro gruppo invece ha operando piazzando su silicio strati monoatomici di fosforo, e hanno scoperto che simili fili di soli 4 atomi hanno capacità conduttive del tutto simili al metallo.”

Il traguardo raggiunto dalle tre equipe di ricerca è importante poiché dimostra che le leggi fisiche che regolano i circuiti odierni rimangono valide anche quando si riducono le dimensioni del dispositivo a una scala atomica. Ma, soprattutto, è importante perché consente di immaginare una possibile estensione della Legge di Moore, concepita nel 1965, che afferma che le prestazioni di processori e transistor raddoppino ogni 18 mesi. Sebbene questa “legge” (tecnicamente non è una legge, non potendo poggiare su alcuna dimostrazione scientifica) si sia rivelata valida negli ultimi decenni, con l’avvicinarsi del limite funzionale di 7 nanometri, diversi ricercatori ne avevano predetto l’imminente fine. Almeno fino ad oggi.

“Il problema principale che molti sottolineano” spiega Michelle Simmons, co-autrice della ricerca “è che sotto i 10 nanometri, nei fili tradizionali la resistività aumenta in modo esponenziale. Nel nostro caso, pur cambiando le dimensioni del filo, la resistività rimane la stessa.”

Come abbiamo anticipato all’inizio, c’è chi già intravede in questa scoperta un tassello fondamentale nello sviluppo dei computer quantici. Tuttavia, le tecniche di produzione necessarie a realizzare questo tipo di fili, come la nanolitografia, sono troppo costose per lasciare intravedere (al momento) una produzione a livello industriale.