En transistor som simulerar några av neurons funktioner har uppfunnits baserat på experiment och modeller som utvecklats av forskare vid Federal University of São Carlos (UFSCar) i São Paulo State, Brasilien, Würzburg universitet i Tyskland, och University of South Carolina i USA.
Enheten, som har mikrometriska såväl som nanometriska delar, kan se ljus, räkna, och lagra information i sin egen struktur, undviker behovet av en kompletterande minnesenhet.
Det beskrivs i artikeln "Nanoskala tipping bucket effect in a quantum dot transistor-based counter", publicerad i tidningen Nano bokstäver .
"I den här artikeln, vi visar att transistorer baserade på kvantprickar kan utföra komplexa operationer direkt i minnet. Detta kan leda till utvecklingen av nya typer av enheter och datorkretsar där minnesenheter kombineras med logiska processorenheter, spara utrymme, tid, och strömförbrukning, "sa Victor Lopez Richard, en professor vid UFSCars fysikavdelning och en av koordinatorerna för studien.
Transistorn producerades med en teknik som kallas epitaxial tillväxt, som består av att belägga ett kristallsubstrat med tunn film. På detta mikroskopiska substrat, nanoskopiska droppar av indiumarsenid fungerar som kvantprickar, begränsa elektroner i kvantiserade tillstånd. Minnefunktionen härrör från dynamiken i elektrisk laddning och urladdning av kvantprickarna, skapa nuvarande mönster med periodiciteter som moduleras av spänningen som appliceras på transistorns portar eller ljuset som absorberas av kvantprickarna.
"Nyckelfunktionen för vår enhet är dess inneboende minne lagrat som en elektrisk laddning inuti kvantpunkterna, "Richard sa." Utmaningen är att kontrollera dynamiken i dessa laddningar så att transistorn kan manifestera olika tillstånd. Dess funktionalitet består av förmågan att räkna, memorera, och utföra de enkla räkneoperationer som normalt utförs av räknare, men använder ojämförligt mindre utrymme, tid, och makt. "
Enligt Richard, transistorn kommer sannolikt inte att användas vid kvantberäkning eftersom detta kräver andra kvanteffekter. Dock, det kan leda till utvecklingen av en plattform för användning i utrustning som räknare eller räknare, med minne som är inneboende kopplat till själva transistorn och alla funktioner tillgängliga i samma system i nanometrisk skala, utan behov av ett separat lagringsutrymme.
"Dessutom, man kan säga att transistorn kan se ljus eftersom kvantpunkter är känsliga för fotoner, "Sa Richard, "och precis som elektrisk spänning, dynamiken för laddning och urladdning av kvantprickar kan styras via absorption av fotoner, simulerar synaptiska svar och vissa funktioner hos neuroner. "
Ytterligare forskning kommer att vara nödvändig innan transistorn kan användas som en teknisk resurs. Tills vidare, det fungerar bara vid extremt låga temperaturer - cirka 4 Kelvin, temperaturen på flytande helium.
"Vårt mål är att göra det funktionellt vid högre temperaturer och till och med vid rumstemperatur. För att göra det, vi måste hitta ett sätt att separera de elektroniska utrymmena i systemet tillräckligt för att förhindra att de påverkas av temperaturen. Vi behöver mer förfinad kontroll av syntes- och materialtillväxttekniker för att finjustera laddnings- och urladdningskanalerna. Och tillstånden som lagras i kvantprickarna måste kvantiseras, "Sa Richard.
