پژوهشگران دانشگاه آریزونا با همکاری گروهی از محققان بین‌المللی موفق به ساخت سریع‌ترین ترانزیستور کوانتومی جهان شده‌اند؛ فناوری‌ای نوین که با استفاده از گرافن و نور، به جای جریان الکترون‌ها، زمینه‌ساز پردازش‌هایی با سرعتی فراتر از تصور شده است. این ترانزیستور قادر است عملیات محاسباتی را در مقیاس پتاحرتز انجام دهد؛ یعنی بیش از یک میلیون برابر سریع‌تر از تراشه‌های متداول امروزی. به‌گفته منابع علمی، این موفقیت می‌تواند آینده‌ای کاملاً متفاوت را برای حوزه‌های پیشرفته‌ای چون هوش مصنوعی، علوم پزشکی و فناوری فضایی رقم بزند.
این دستاورد نه‌تنها یک جهش بزرگ در عرصه‌ی سخت‌افزارهای پردازشی محسوب می‌شود، بلکه نقطه‌ی عطفی در عبور از محدودیت‌های فیزیکی ترانزیستورهای سیلیکونی نیز هست. استفاده از نور و گرافن، رویکردی متفاوت و آینده‌نگرانه است که می‌تواند مفاهیم سنتی مربوط به سرعت پردازش را بازتعریف کند. در دوره‌ای که نیاز به توان پردازشی عظیم در زمینه‌هایی مانند هوش مصنوعی روزبه‌روز بیشتر می‌شود، این فناوری می‌تواند زیرساخت محاسباتی جهان را متحول کند.
شکستن مرز زمان؛ ساخت ترانزیستور نوری با سرعت فراتر از نور
گروهی از پژوهشگران دانشگاه آریزونا با بهره‌گیری از گرافن و پالس‌های لیزری فوق‌کوتاه در مقیاس اتوثانیه (یک کوینتیلیونم ثانیه)، موفق شده‌اند حرکت الکترون‌ها را با دقتی بی‌سابقه کنترل کنند. آن‌ها با تکیه بر پدیده کوانتومی «تونل‌زنی» به مشاهده‌ای حیرت‌انگیز دست یافتند: عبور آنی الکترون‌ها از موانع فیزیکی بدون هیچ‌گونه تأخیر.
نتیجه این پژوهش، توسعه سریع‌ترین ترانزیستور کوانتومی جهان است؛ دستگاهی که با اضافه‌کردن لایه‌ای سیلیکونی به فوتوترانزیستور گرافنی و استفاده از لیزری با نرخ ۶۳۸ اتوثانیه، در دمای اتاق به سرعت پتاحرتزی دست یافته است—یعنی عملکردی حدود یک میلیون برابر سریع‌تر از تراشه‌های امروزی.
دکتر محمد حسن، از سرپرستان پروژه، در توضیح این دستاورد گفت: «زیبایی علم در لحظه‌های کوچک و شگفت‌انگیز نهفته است. وقتی اثر تونل‌زنی را مشاهده کردیم، دانستیم که باید عمیق‌تر شویم.»
نکته کلیدی اینجاست که برخلاف بسیاری از فناوری‌های نوین که محدود به شرایط آزمایشگاهی‌اند، این ترانزیستور در دمای محیط نیز پایدار است، که آن را برای تجاری‌سازی و استفاده‌های صنعتی آماده‌تر می‌کند. تیم تحقیقاتی اکنون با همکاری Tech Launch Arizona در تلاش برای ثبت پتنت و توسعه نسخه‌های صنعتی آن است—قدمی بزرگ به‌سوی رایانه‌هایی با قدرت پردازش باورنکردنی.
این پروژه را می‌توان یکی از انقلابی‌ترین پیشرفت‌ها در حوزه نانوالکترونیک و فوتونیک دانست. ترکیب گرافن، لیزر و پدیده‌های کوانتومی در قالب یک ترانزیستور کاربردی، نه‌تنها محدودیت‌های فیزیکی تراشه‌های کلاسیک را در هم شکسته، بلکه درهای تازه‌ای به‌سوی آینده باز کرده است. اگر این فناوری مسیر تجاری‌سازی را با موفقیت طی کند، می‌تواند شکل محاسبات، هوش مصنوعی، و حتی صنایع پزشکی و فضایی را به‌طور اساسی دگرگون کند.