Nel mio Post di ieri 5 Mar 2023 ho introdotto lo spin-FET (spin Field-Effect Transistor) una nuova generazione di componenti elettronici che sfruttano la proprietà quantistica dello “Spin” degli elettroni.
In questo modo l’elettronica moderna può estendere la legge
di Moore ancora per moti anni e produrre dispositivi vari e computer con
caratteristiche stellari.
L’elaborazione digitale si basa sull’impiego di dispositivi
che dispongono di due stati denominati “1” e “0” e che, utilizzando la logica
booleana, consentono di costruire qualsiasi struttura computazionale. Questi componenti
che commutano tra “1” e “0” possono essere di qualsiasi forma, da rubinetti
dell’acqua ai relè, dai vecchi transistor agli spin-FET.
Chiaro che con rubinetti un computer sarebbe così lento che
per afre 2+2 impiegherebbe qualche minuto, ma comunque sarebbe in grado di
funzionare.
In sostanza, con lo spin-FET stiamo passando dal secolare
sviluppo dell’elettronica, che muove gli elettroni con campi elettrici,
all’elettronica quantistica che degli elettroni muove lo spin con campi
magnetici!
Lo spin dell'elettrone è una PROPRIETA' QUANTISTICA che descrive l'orientamento intrinseco dell’elettrone intorno
al suo asse e che caratterizza la sua interazione con i campi magnetici.
Il transistor SPIN-FET sfrutta lo spin "su" o
"giù" dell’elettrone rilevabile dal circuito che collega i terminali
S (Source) e D (Drain). Questa rilevazione è possibile per la particolare
struttura quantistica generata dai materiali con cui è realizzato. Quando gli
spin sono tutti orientati allo stesso modo non avviene alcun effetto di tunnel
(*), cioè il passaggio di elettroni, e quindi di corrente: questo viene
rilevato dal sistema come “0”. Se gli spin sono orientati casualmente l’effetto
tunnel si verifica, gli elettroni passano generando una corrente che il sistema
interpreta come “1”. Il tutto avviene con minima spesa energetica ed a
elevatissima velocità.
(*) In meccanica quantistica l’effetto tunnel si verifica
quando una particella come l’elettrone supera una barriera troppo alta per
essere superata secondo la meccanica classica
Per gli interessati questo mondo è opportuno vedere un video
di TED che illustra questa nuova era in cui nuovi materiali e la meccanica
quantistica che è il seguente: Abandoning Perfection for the Quantum Age.
Le immagini che seguono sono alcune tratte da un corso sullo
spin-FET e rendono bene la complessità per comprendere il funzionamento: Mi
riprometto di rendere comprensibile questa elettronica, o spintronica come si
definisce, alla maggior parte dei miei lettori.
Per gli interessati alla storia della tecnologia giunta fino
ad oggi ho scritto due libri in italiano ed inglese.
Il mostriciattolo semimetallico che ha cambiato il mondo
(Italiano): https://bit.ly/3Jfytr9
La mia storia con Intel (italiano): https://bit.ly/3EXSjom
The
Semimetallic Monstering that Changed our World (English): https://bit.ly/3kGzyPy
My Intel
Story (English): https://bit.ly/3ZezUvD
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