Điện tử học
Vi điện tử hiện đại được xây dựng trên các con chip silicon và các dòng điện chuyển động lòng vòng trong chúng. Khai thác dòng chảy tí hon của các electron tích điện qua những tập hợp tương đối nhỏ nguyên tử, chúng là một ví dụ hữu hình về vật lí lượng tử đang hoạt động.
Các electron trong silicon, giống như trong bất kì vật rắn nào, được phân bố trong những dải năng lượng lượng tử hóa cho biết vật rắn đó dẫn dòng điện như thế nào. Cấu trúc các dải là độc nhất đối với mỗi vật liệu. Bằng cách “pha tạp” silicon với những lượng nhỏ nguyên tố khác, các kĩ sư có thể làm thay đổi tính chất dẫn điện của nó cho thích hợp với nhiều ứng dụng đa dạng, tạo ra các vật liệu bán dẫn chỉ cho phép dòng điện chạy theo những chiều nhất định hoặc dưới những điều kiện nhất định. Các chất bán dẫn phân lớp có thể dùng để chế tạo diode, transistor và các linh kiện điện tử khác có kích cỡ chỉ vài nano mét, nhưng có khả năng thực hiện những hàm “lô gic” đơn giản. Phối hợp với nhau trên các con chip silicon, các linh kiện được này có thể được chế tạo thành những mạch tổ hợp phức tạp là cơ sở của phần lớn công nghệ hiện đại.
Đĩa flash
Thẻ nhớ bé nhỏ của máy vi tính là một kì công cơ lượng tử khác. Bộ nhớ ‘ổ đĩa flash’ của nó lưu trữ các bit dữ liệu số (1 và 0) bằng cách sử dụng một dụng cụ gọi là transistor cổng trôi. Dụng cụ này chứa hai mạch điện cổng lô gic riêng biệt – một cổng ‘điều khiển’ kiểm soát dòng điện chạy qua transistor (kiểu như một công tắc on/off) và một cổng trôi tác dụng như một ô nhớ. Để lưu giữ trạng thái của nó, cổng trôi được cách điện với phần còn lại của transistor bằng hai lớp oxide mỏng.
Khi chúng ta lưu một bit dữ liệu lên thẻ nhớ, máy tính của chúng ta gửi một tín hiệu thiết lập một điện áp mạnh vào transistor. Điện áp này làm cho các electron chui hầm lượng tử qua các lớp oxide đi vào cổng trôi. Tại đây, chúng bị bắt giữ và dữ liệu được lưu trong những ô nhớ tách biệt. Để xóa dữ liệu, một điện áp được thiết lập theo chiều ngược lại để các electron có thể chui hầm quay về xuyên qua các lớp oxide.
Vật lí Lượng tử Tốc hành | Gemma Lavender
Bản dịch của Thuvienvatly.com
Phần tiếp theo >>
