Quantum-Dot Cell

Dalam mata kuliah Sistem Logika Digital yang dipegang oleh Pak Eko, aku mempelajari bagaimana memecahkan masalah-masalah yang logika digital yang ternyata banyak kutemui dalam kehidupan sehari-hari, meskipun nantinya mungkin akan lebih banyak digunakan di bidang engineering tentunya. Di mata kuliah ini aku berkenalan dengan teori aljabar boolean, gerbang logika (logic gates) seperti AND, OR, NAND, dan teman-temannya, dan rangkaian logika baik kombinasional maupun sekuensial. Mata kuliah sejenis juga diajarkan di Teknik Elektro meskipun penekanannya berbeda.

Dari mata kuliah ini aku (kalau boleh) menyimpulkan bahwa elemen yang paling penting dalam melakukan tugas-tugas rangkaian digital adalah gerbang logika. Gerbang logika ini sebenarnya juga dibentuk dari elemen yang lebih kecil seperti transistor dan resistor yang dirangkai sedemikain rupa sehingga bisa melakukan operasi logika dasar seperti and, or, negasi, dan yang lain. Operasi-operasi logika yang lebih rumit dilakukan dengan merangkai gerbang-gerbang logika tersebut berdasarkan aturan yang ada sehingga bisa melakukan tugas-tugas logika yang diperlukan. Chip-chip komputer yang ada sekarang didasarkan atas gerbang-gerbang tersebut meskipun ukurannya sudah sangat diperkecil. Chip-chip inilah yang nantinya akan berperan dalam melakukan komputasi dan berbagai

Kemajuan ilmu pengetahuan, khususnya nanoteknologi telah membuka suatu peluang untuk dikembangkannya suatu gerbang logika baru yang lebih menjanjikan daripada gerbang logika konvensional. Gerbang logika ini didasarkan pada quantum-dot cell. Lalu, apa yang dimaksud dengan quantum-dot cell ini? Di sini aku akan mencoba untuk menguraikannya secara singkat.

Quantum-dot cell ini terdiri dari lima titik yang skematiknya bisa dilihat pada gambar (a).

Suatu quantum dot dinyatakan dengan lingkaran terbuka yang menunjukkan suatu potensial yang terkurung. Idealnya tiap-tiap cell berisi dua elektron yang digambarkan secara skematik sebagai lingkaran yang dihitamkan. Elektron-elektron ini bisa pindah ke dot-dot lainnya tetapi tidak bisa keluar dari cell tersebut. Quantum-dot cell ini memiliki sifat dinamik yang menarik. Dua elektron yang ada di dalam cell saling mengalami gaya Coulomb (tolak-menolak) satu sama lainnya walupun mereka dipaksa untuk menempati dot-dot yang ada di cell. Jika hanya sendiri elektron tersebut akan mencari konfigurasi yang menyatakan ground state fisis dari cell. Elektron-elektron yang ada pada cell akan menempati dot-dot berbeda pada sudut-sudut yang bersebrangan akibat adanya gaya Coulomb tadi. Ground state dari masing-masing konfigurasi ditunjukkan pada gambar (b). Dalam skala yang lebih besar quantum-dot ini membentuk suatu arsitektur yang diberi istilah Quantum-Dot Cellular Automata (QCA) yang pertama kali diusulkan oleh kelompok Notre Dame NanoDevices.

Logika paling dasar yang bisa dilakukan oleh sistem QCA ini adalah majority logic. Gambar berikut mengilustrasikan hal tersebut.

Dalam sistem logika konvensional rangkaian untuk majority logic ini cukup kompleks sedangkan pada QCA rangkaiannya hanya membutuhkan satu device (gerbang). Majority logic ini juga merepresentasikan logika konvensional AND dan OR meskipun tersembunyi. Perhatikan bahwa jika input A dibuat tetap 0, input yang lain yaitu B dan C merealisasikan suatu gerbang AND sedangkan jika input A dibuat tetap 1 maka input yang lain merealisasikan gerbang OR.

Wah ternyata dunia di luar sana berkembang dengan sangat cepat. Aku ingin segera memperlajari lebih dalam mengenai rangkaian logika dengan quantum dot ini, akan tetapi tentunya aku harus menguasai dulu logika konvensional yang sedang aku pelajari sekarang……….