Οι ραβδοεπαφές σε μια υπολογιστική συσκευή με νανοσύρματα αλλάζουν από «ενεργές» (πράσινο) σε «ανενεργές» (κόκκινο) με την εφαρμογή κατάλληλης τάσης. Οπως δείχνει αυτή η καλλιτεχνική απεικόνιση, οι επαφές πρέπει να είναι πλεονάζουσες, ώστε να αντισταθμίζονται τα μικροσκοπικά ελαττώματα, που είναι αποτέλεσμα κατασκευαστικών ατελειών, αναπόφευκτων σε τόσο μικρές κλίμακες |
Καθώς όλο και περισσότερα τρανζίστορ συμπιέζονται στα ολοκληρωμένα κυκλώματα πυριτίου, μέσα στην επόμενη μιάμιση δεκαετία οι διαστάσεις τους θα τείνουν να μειωθούν ως τη μοριακή κλίμακα. Ακόμα και οι πιο αισιόδοξοι οπαδοί των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων θεωρούν ότι μεγάλες εφευρέσεις θα απαιτηθούν ώστε να προσεγγιστεί το τελικό όριο του τρανζίστορ πυριτίου: το μήκος των 10 νανόμετρων (δισεκατομμυριοστών του μέτρου), ή με άλλα λόγια το μήκος που έχουν 30 άτομα πυριτίου όταν παρατεθούν το ένα δίπλα στο άλλο. Η ανακάλυψη εναλλακτικών τεχνολογιών που μπορούν να οδηγήσουν σε παραπέρα συρρίκνωση των υπολογιστικών συσκευών, είναι απαραίτητη αν πρόκειται να συνεχιστεί η τεχνολογική πρόοδος στον τομέα. Λόγω της μεγάλης επιτυχίας των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων πυριτίου, ο πήχης έχει τεθεί πολύ ψηλά για κάθε υποψήφια διάδοχη τεχνολογία και γι' αυτό θα χρειαστεί τουλάχιστο μια δεκαετία μέχρι να κατασκευαστούν λειτουργικά πρωτότυπα.
Ερευνητές σε όλο τον κόσμο αναζητούν διάφορες τέτοιες εναλλακτικές τεχνολογίες. Η κβαντοϋπολογιστική έχει διαφημιστεί πολύ σαν εναλλακτική λύση, αλλά μάλλον απέχει δεκαετίες από την επίτευξή της, πέρα από το ότι παραμένει ασαφές πόσο χρήσιμη θα είναι πέρα από μερικές εξειδικευμένες εφαρμογές. Ετσι, οι περισσότεροι ψάχνουν για μια μεσοπρόθεσμη λύση, που θα είναι δυνατό να βγει σε μαζική παραγωγή μετά από 10 χρόνια.
Σαν μια τέτοια λύση προβάλλουν οι ραβδοεπαφικοί νανοϋπολογιστές, που βασίζονται σε μια σειρά παράλληλων συρμάτινων ράβδων πλάτους μερικών νανόμετρων (λιγότερο των 100 ατόμων), που διασταυρώνονται με μια άλλη ίδια ομάδα ράβδων. Ανάμεσα στις δύο ομάδες ράβδων, σαν το σαλάμι στο σάντουιτς, υπάρχει λεπτό στρώμα υλικού που μπορεί να διεγερθεί ηλεκτρικά ώστε να γίνει λιγότερο ή περισσότερο αγώγιμο. Οι επαφές που δημιουργούνται με αυτόν τον τρόπο στα σημεία διασταύρωσης των ράβδων, σχηματίζουν διακόπτες που μπορούν να διατηρούν τη δυαδική «ενεργή» ή «ανενεργή» κατάσταση στην οποία περιέρχονται όταν εφαρμοστεί η κατάλληλη διαφορά δυναμικού στα αντίστοιχα σύρματα.
Η τεχνολογία αυτή έχει αρκετά πλεονεκτήματα: Το απλό σχέδιο διασταυρούμενων νανοσυρμάτων δεν είναι δύσκολο να παραχθεί, ιδιαίτερα όταν συγκριθεί με τις πολύπλοκες δομές των σημερινών μικροεπεξεργαστών. Η μορφή πλέγματος που έχει, επιτρέπει την εφαρμογή απλών τεχνικών για την εισαγωγή σ' αυτό ανοχής σε κατασκευαστικές ατέλειες. Επιπλέον, μπορεί να κατασκευαστεί από πλειάδα ουσιών και με πολλούς διαφορετικούς τρόπους, γεγονός που προσδίδει μεγάλη ευελιξία στην προσαρμογή των σημερινών σχεδίων στα νέα υλικά. Τέλος, η διάταξη πλέγματος μπορεί να εξασφαλίσει ταυτόχρονα την κατασκευή κυκλωμάτων μνήμης, λογικής και διασύνδεσης, εξασφαλίζοντας μεγάλη προσαρμοστικότητα.
Πολλά απομένουν να γίνουν πριν ανακηρυχτεί η τεχνολογία των ραβδοεπαφών σαν ο διάδοχος των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων με τρανζίστορ πυριτίου. Τρία διαφορετικά ερευνητικά πεδία πρέπει να κάνουν μεγάλα και συγχρονισμένα βήματα: το πεδίο της αρχιτεκτονικής ηλεκτρονικών υπολογιστών, το πεδίο της φυσικής συσκευών μικροσκοπικής κλίμακας και η κατασκευή νανομηχανών.
Η ανοχή ατελειών θα είναι αναγκαίο στοιχείο οποιασδήποτε στρατηγικής στη νανοηλεκτρονική. Η τεχνολογία των ραβδοεπαφών με τη βοήθεια και της θεωρίας κωδικοποίησης, επιτρέπει την ανακάλυψη και αποφυγή των ελαττωμάτων. Τα μελλοντικά ηλεκτρονικά κυκλώματα ίσως είναι πιο σταθερά από τα σημερινά, παρότι από την αρχή θα εμφανίζουν ένα σημαντικό ποσοστό ελαττωμάτων. Η ενσωματωμένη σ' αυτά ικανότητα ανοχής των ατελειών, θα τα κάνει πιο ανθεκτικά σε παράγοντες που προκαλούν καταστροφικές αποτυχίες, όπως αυτές που προκαλεί η ακτινοβολία του ήλιου στους μικροεπεξεργαστές των δορυφόρων.