Theo Neowin, sau hơn một thế kỷ gây tranh cãi, bí ẩn về cách các electron đi xuyên qua các rào cản năng lượng bên trong CPU và GPU cuối cùng đã được các nhà khoa học làm sáng tỏ, mở đường cho những con chip siêu mạnh trong tương lai.
Phát hiện gây kinh ngạc mở ra tương lai mới cho chip xử lý
Nếu không có hiệu ứng 'đường hầm lượng tử', những chiếc máy tính hay smartphone ngày nay sẽ không bao giờ tồn tại. Đây là hiện tượng cho phép các hạt electron vượt qua các rào cản năng lượng mà theo lý thuyết vật lý thông thường là không thể. Tuy nhiên, suốt 100 năm qua, giới khoa học chỉ biết 'đầu' và 'cuối' của quá trình này, còn diễn biến bên trong 'đường hầm' vẫn là một hộp đen bí ẩn.
Tìm ra manh mối giúp CPU máy tính tương lai phá vỡ mọi giới hạn tốc độ
ẢNH: CHỤP MÀN HÌNH WINDOWS CENTRAL
Nhưng mọi thứ đã dần được vén màn. Mới đây, nhóm nghiên cứu từ POSTECH (Hàn Quốc) và Viện Max Planck (Đức) đã công bố kết quả nghiên cứu đáng chú ý trên tạp chí Physical Review Letters. Bằng cách sử dụng các xung laser siêu mạnh, họ phát hiện ra rằng các electron không hề lướt qua rào cản một cách êm đềm. Ngược lại, chúng xảy ra một quá trình gọi là 'va chạm lại dưới rào cản' (Under-The-Barrier Recollision - UBR) - tức là va chạm với hạt nhân nguyên tử ngay khi đang ở trong lòng rào cản năng lượng.
Tại sao đây là bước ngoặt cho AMD, Intel, Nvidia?
Khám phá này không chỉ có ý nghĩa về mặt lý thuyết. Việc hiểu rõ và kiểm soát được cách electron 'xuyên tường' chính là chìa khóa để chế tạo các bóng bán dẫn nhỏ hơn, nhanh và ít tỏa nhiệt hơn.
Hiện nay, khi kích thước chip đang tiến dần đến giới hạn vật lý (chỉ vài nanomet), hiện tượng electron tự ý 'xuyên tường' gây rò rỉ điện năng là một trong những trở ngại lớn nhất khiến chip bị nóng và giảm hiệu năng. Hiểu rõ cơ chế va chạm UBR sẽ giúp các gã khổng lồ như Intel, Nvidia hay AMD thiết kế các cấu trúc mạch tối ưu hơn, giúp máy tính thế hệ mới đạt được tốc độ xử lý từng được cho là bất khả thi.
Giáo sư Dong Eon Kim, người dẫn đầu nghiên cứu, khẳng định giờ đây con người đã có thể bắt đầu học cách "điều khiển electron theo ý muốn". Đây là bước đệm quan trọng không chỉ cho chip silicon truyền thống mà còn cho sự phát triển của máy tính lượng tử và các hệ thống laser siêu nhanh.
Trận chiến công nghệ trong tương lai sẽ không chỉ nằm ở việc thu nhỏ kích thước mà còn là cuộc đua làm chủ những hạt electron siêu nhỏ ngay trong những khoảnh khắc 'xuyên tường' kỳ diệu này.
Bình luận (0)