Transistor - phát minh có ảnh hưởng lớn nhất tới cuộc cách mạng tin học

Tiếp theo kỳ trước, vào năm 1936, Mervin Kelly được bổ nhiệm làm giám đốc nghiên cứu (research director) của Bell Labs. Vốn là người từng phụ trách bộ phận nghiên cứu và phát triển hệ thống khuyếch đại điện tử sử dụng ống chân không (gọi tắt là bóng chân không), ông nhận thấy rằng cần phải có một thiết bị mới thay thế cho các bộ khuyếch đại này. Ông linh cảm rằng giải pháp cho bài toán nan giải này nằm ở một loại vật liệu kỳ lạ lúc bấy giờ được gọi là các chất bán dẫn.

Sự ra đời của hệ khuếch đại điện tử bằng vật liệu bán dẫn

Để đông đảo bạn đọc có đôi chút khái niệm về chất bán dẫn nhưng không đi quá sâu về các vấn đề kỹ thuật phức tạp và rắc rối, chúng tôi xin trình bày đơn giản và vắn tắt như sau. Chúng ta hầu như ai cũng biết trong thiên nhiên có các vật liệu luôn dẫn điện (tiếng Anh là conductor) như các kim loại, nước chẳng hạn, đồng thời cũng có các vật liệu luôn luôn cách điện (như nhựa, cao su, thủy tinh...). Trong khi đó có một số chất như silicon, germanium trong một số điều kiện thích hợp nào đó thì trở nên dẫn điện, trong các điều kiện khác thì trở nên không dẫn điện. Đó chính là lý do mà các vật liệu này thoạt tiên được gọi và viết bằng tiếng Anh là semi-conductor (nôm na là nửa dẫn điện, nửa không), sau này được viết luôn là semiconductor, và dịch ra tiếng Việt là chất bán dẫn.

Cũng chính vào thời kỳ này lý thuyết lượng tử chất rắn đã được phát triển một cách rực rỡ. Một loạt tên tuổi của các nhà vật lý lý thuyết nổi tiếng gắn liền với các công trình giải thích một cách tuyệt vời các hiên tượng kỳ lạ, khó hiểu trong các chất rắn tinh thể, đặc biệt là tính chất dẫn điện quái gở của các chất bán dẫn. Những nhà lý thuyết này thu hút được rất nhiều các sinh viên giỏi đến làm luận án tiến sỹ. Trong số đó có một vài trường hợp trùng hợp ngẫu nhiên một cách kỳ lạ.

Kelly, Chủ tich của Bell Labs, 1956, giám đốc nghiên cứu từ năm 1936. Nguồn: Wikipedian

Chẳng hạn, đúng vào năm 1936 (năm mà Kelly được bổ nhiệm làm giám đốc nghiên cứu của Bell Labs) hai trong ba nhà phát minh tương lai của transistor (bóng bán dẫn) cũng vừa hoàn thành luận án tiến sỹ về lý thuyết lượng tử chất rắn. John Bardeen với luận án tiến sỹ về cấu trúc năng lượng của chất sodium (Na) dưới sự hướng dẫn của nhà vật lý lý thuyết Eugene Wigner (Đại học Princeton, giải Nobel về vật lý năm 1963); và người kia là William Shockley cũng bảo vệ luận án tiến sỹ về cấu trúc năng lượng của chất sodium cloride (NaCl) dưới sự hướng dẫn của lý thuyết gia nổi tiếng John Slater (MIT, National Medal of Science 1970, giải thưởng cao quí nhất của Mỹ về khoa hoc).

Hai nhà phát minh tương lai có tính cách khá trái ngược nhau. Bardeen thì khá rụt rè, ít nói. Shockley thì nhanh nhẹn, có phần tự cao. Cả hai đều thông minh từ nhỏ. John Bardeen tốt nghiệp phổ thông năm 14 tuổi sau khi nhảy cóc 3 lớp, nấn ná thêm một năm chờ anh trai tốt nghiệp để cùng vào đại học. Khi đó, John Bardeen mới tròn 15 tuổi. Shockley nổi tiếng khi còn học phổ thông về việc thường tìm ra các lời giải độc đáo hơn lời giải của giáo viên với các bài toán khó, đã không ít lần làm giáo viên xấu hổ.

Giám đốc nghiên cứu mới của Bell Labs, Mervin Kelly linh cảm rằng chính các hiểu biết về lý thuyết lượng tử chất rắn sẽ giúp Bell Labs giải quyết các vấn đề đang thách thức đối với công ty của ông trong lĩnh vực viễn thông điện tử. Ông viết trong thông điệp gửi nhân viên khi nhận nhiệm vụ (năm 1936) “… áp dụng các lý thuyết lượng tử chất rắn và các kỹ thuật tiên tiến trong thực nghiệm, một phương pháp thống nhất đối với các vấn đề về vật liệu chất rắn có khả năng đem lại cho chúng ta những kết quả đầy hứa hẹn …”. Chính vì vậy, Kelly được coi là nhà lãnh đạo có tầm nhìn tuyệt vời đi trước thời đại của ông rất xa, đóng vai trò quan trọng trong phát minh ra transistor và các phát minh quan trọng khác của Bell Labs sau này.

Tòa nhà đầu tiên của Bell Labs, New York. Ảnh chụp năm 1925. Nguồn: Wikipedia

Để thực hiện ý tưởng này, Kelly đã tuyển dụng nhà lý thuyết trẻ Shockley với hy vọng các kiến thức lý thuyết lượng tử chất rắn mới mẻ của Shockley sẽ giúp ông đạt được ý nguyện. Kelly giao cho Shockley thành lập một nhóm nghiên cứu chất bán dẫn với mục đích chế tạo bộ khuyếch đại điện tử bằng các chất bán dẫn nhằm thay thế cho hệ thống cũ dùng các bóng đèn chân không.

Shockley xây dựng nhóm nghiên cứu của mình, thoạt tiên với một số người làm thực nghiệm về lĩnh vực hóa, lý và vật liệu. Trong số đó nổi bật nhất có tiến sỹ Walter Brattain, người đã làm việc cho Bell Labs từ năm 1929, nổi tiếng có năng khiếu đặc biệt về vật lý thực nghiệm.

Shockley nhanh chóng phát triển các mô hình lý thuyết dựa trên các ý tưởng của mình. Đến cuối năm 1939 ông nghĩ ra được một hệ thống khuếch đại bằng bán dẫn mà ông tin chắc sẽ thành công. Nhưng các thí nghiệm của Brattain hoàn toàn thất bại. Ngay sau đó, công việc nghiên cứu của nhóm bị dừng lại do mọi hoạt động nghiên cứu của Bell Labs đều phải chuyển sang phục vụ cho chiến tranh thế giới lần thứ II (WWII).

Cũng thêm một sự tình cờ đặc biệt là trong thời kỳ WWII, hai chất bán dẫn germanium và silicon trở nên quan trọng đặc biệt vì được sử dụng rộng rãi trong các bộ chỉnh lưu của các hệ thống rada phòng không. Nhằm phục vụ cho quốc phòng, hai chất bán dẫn này được ưu tiên chế tạo với mức độ tinh khiết đặc biệt. Trước chiến tranh, rất khó có thể tìm mua được chất chất bán dẫn germanium và silicon có độ tạp chất dưới 1%. Sau chiến tranh, bán dẫn tinh khiết đến 99.999% có thể dễ dàng tìm mua được nhờ được ưu tiên phát triển cho quốc phòng trước đó. Đây cũng là một tiền đề quan trọng cho phát minh ra transistor vài năm sau WWII.

Sau chiến tranh, vào năm 1945 Bardeen cũng được nhận vào Bell Labs, và ngay lập tức được Shockley mời tham gia vào nhóm nghiên cứu bán dẫn do ông lãnh đạo. Trước đó, sau khi bảo vệ luận án tiến sỹ (1936) Bardeen đã tiếp tục nghiên cứu ở Đại học Princeton, nhưng khi chiến tranh xảy ra ông được gọi vào làm trong Viện Nghiên cứu của hải quân Hoa kỳ, lãnh đạo một nhóm nghiên cứu sử dùng từ trường để thăm dò, phá hủy bom mìn và thủy lôi.

Vào mùa xuân năm 1945, Shockley thiết kế một hệ thống khuếch đại bán dẫn dựa trên một hiệu ứng do chính ông tìm ra về mặt lý thuyết, gọi là “hiệu ứng trường” (field effect). Theo tính toán của Shockley hệ thống này sẽ cho thấy tín hiệu điện được khuếch đại. Một lần nữa, các thí nghiệm của Brattain không tìm thấy dấu hiệu nào của sự khuếch đại. Vô cùng thất vọng, Shockley giao cho Bardeen và Brattain tìm lý do thất bại của thực nghiệm.

Suốt một thời gian khá dài sau đó, Shockley tập trung vào nghiên cứu các vấn đề khác, để mặc cho Bardeen và Brattain muốn làm gì tùy ý. Cũng trong thời gian này, Bardeen và Brattain thiết lập một mối quan hệ hợp tác hết sức ăn ý. Bardeen tính toán và đưa ra các gợi ý thực nghiệm, Brattain xây dựng các mô hình thực nghiệm và tiến hành đo đạc. Sau đó, Bardeen tiến hành phân tích các kết quả và giải thích thực nghiệm của Brattain.

Phát minh poin-contact transistor đầu tiên của Bardeen và Brattain, tháng 12.1947.

Đến mùa thu 1947, các kết quả vẫn không chút khả quan. Ngay trước mùa lễ Giáng sinh năm đó, Bardeen đã có một phát hiện có tính lịch sử. Lúc bấy giờ, tính chất chuyển động của điện tử trong tinh thể chất rắn tưởng chừng đã quá rõ về mặt lý thuyết, không ai thắc mắc về lý thuyết tổng quát đó. Bardeen đã phát hiện ra một sai sót quan trọng liên quan đến trạng thái bề mặt của chất bán dẫn. Theo Bardeen đó chính là lý do thất bại của tất cả các thực nghiệm trước đây của cả nhóm.

Không hề thông báo cho Shockley về phát hiện mới này Bardeen và Brattain tiến hành các thí nghiệm theo hướng hoàn toàn khác với hướng do Shockley đề ra trước đó. Vào ngày 16.12.1947, Brattain thiết kế một hệ thống dựa trên một lớp mỏng bán dẫn germanium tiếp xúc với hai thanh vàng nhỏ và kết quả thực nghiệm cho thấy hệ số khuếch đại tăng lên cả trăm lần. Hệ thống này sau đó được gọi là point-contact (tiếp xúc điểm) transistor. Khi được Bardeen và Brattain gọi điện báo kết quả thí nghiệm, Shockley vừa vui mừng vì thành công có tính lịch sử của nhóm do mình lãnh đạo, vừa vô cùng tức tối vì ông cảm thấy bị qua mặt, bị bỏ rơi ra ngoài một phát minh vĩ đại mà chính ông là người gây dựng từ đầu.

Shockley đi đến một quyết định, để bảo vệ vị trí và vai trò của mình, ông phải tìm cho bằng được một kết quả mới và đặc biệt, tốt hơn kết quả của Bardeen và Battain. Ngay sau đó, trong dịp nghỉ lễ cuối năm và kết hợp công chuyện khác, Shockley tự nhốt mình trong một phòng nghỉ khách sạn ở Chicago, miệt mài tính toán và thiết kế ra mô hình transistor mới của riêng mình.

Sau bốn tuần làm việc không ngừng nghỉ mà có nhà nghiên cứu lịch sử khoa học kể lại rằng ông đã làm việc trong tâm trạng “đầy sáng tạo và tức giận”, Shockley thiết kế được một mô hình transistor cho chính mình, sau này được gọi là junction (kết nối) transistor. Phải mất thêm hai năm nữa, ông và các đồng nghiệp mới chính thức thành công về mặt thực nghiệm chứng minh sự khuếch đại tín hiệu điện tử của các junction transistor này. Transistor kết nối của Shockley quả thực có nhiều ưu điểm so với transsistor tiếp xúc điểm của Bardeen và Brattain, đặc biệt nó dễ sản xuất hơn.

Tuy nhiên trong quá trình nghiên cứu transistor này, Shockley hoàn toàn không để cho Bardeen và Brattain tham gia, thậm chí không ít lần xúc phạm các đồng nghiệp, gây ra một không khí rất căng thẳng trong nhóm nghiên cứu. Ngay cả vấn đề ai được đứng tên đăng ký bằng phát minh, ai được chụp ảnh để công bố trên phương tiện truyền thông về phát minh transistor cũng trở nên rất nặng nề.

William Shockley (ngồi), John Bardeen (đứng, bên trái) và Walter Brattain, ba nhà khoa hoc phát minh ra transistor đầu tiên, cùng nhận giải Nobel Vật Lý năm 1956. Ảnh chụp năm 1948.

Hết sức bất bình nhưng do bản tính ít nói, Bardeen rời bỏ Bell Labs và chuyển sang làm giáo sư cho Đại học Ilinoi. Tại đây, ông đã phát triển thành công lý thuyết về hiện tượng siêu dẫn (super-conductivity) gọi là lý thuyết BCS (mang tên ba nhà nghiên cứu Bardeen-Cooper-Schrieffer). Do kết quả này, năm 1972 Bardeen được trao giải thưởng Nobel về Vật lý cùng cùng hai nhà vật lý Cooper và Schrieffer. Sau năm 1951, Brattain cũng chuyển sang làm viêc ở nhóm khác của Bell Labs. Cả ba nhà phát minh transistor chỉ gặp lại nhau trong lễ trao giải thưởng Nobel năm 1956 tại Stockhom cho những đóng góp của họ về phát minh ra transistor.

Phát minh vĩ đại

Quay trở lại thời điểm tháng 12.1947 tại Bell Labs – thời điểm mà Bill Gate mong được có mặt để chứng kiến giây phút lịch sử của phát minh ra transistor đầu tiên. Theo nhà sáng lập công ty Microsoft phát minh transistor được coi là phát minh vĩ đại có ảnh hưởng lớn nhất cho cuộc cách mạng tin học và qua đó có ảnh hưởng sâu rộng không chỉ đối với nền khoa học và công nghệ mà còn từ đó góp phần thay đổi căn bản xã hội như ngày nay.

Vào ngày 23.12.1947, ban lãnh đạo của Bell Labs quyết định đến tham quan bộ khuếch đại bán dẫn của Bardeen và Brattain. Ngay buổi sáng đó, khi được tin có cuộc tham quan của cấp trên, hai nhà phát minh bèn lập ra một kế hoạch nhằm gây ra sự bất ngờ cho quan khách. Sau bữa trưa, Shockley dẫn mọi người đến tham quan phòng thí nghiệm.

Sau vài lời giải thích, Brattain cho nối điện vào hệ thống khuyếch âm được lắp đặt sơ sài buổi sáng hôm đó. Brattain liền nói vài tiếng vào microphone, gây ra sự kinh ngạc vui sướng cho tất cả quan khách khi âm thanh vang to phát ra từ hệ thống loa trong phòng thí nghiệm, đặc biệt hơn cả là không hề có một bóng đèn chân không nào trong hệ thống của Brattain. Mãi đến tháng 6.1948, sau khi đã hoàn tất đăng ký bản quyền phát minh, Bell Labs mới chính thức công bố phát minh ra point-contact transistor của Bardeen và Brattain.

William Shockley (ngồi), John Bardeen (đứng, bên trái) và Walter Brattain đã phát minh transistor - được coi là phát minh vĩ đại có ảnh hưởng lớn nhất cho cuộc cách mạng tin học. Ảnh tư liệu

Như đã nói ở trên, Shockley đưa ra ý tưởng và thiết kế junction transistor vào đầu năm 1948, nhưng phải mất thêm hai năm sau (1950) mới thành công về mặt thực nghiệm. Đến tháng 7.1951, sau khi các kỹ sư của Bell Labs đã hoàn thiện qui trình sản xuất và đăng ký xong bản quyền phát minh, Bell Labs mới chính thức thông báo về phát minh của Shockley về junction transistor.

Cho đến giữa những năm 1950 các công ty điện tử khổng lồ của Mỹ lúc bấy giờ là General Electric, RAC và Sylvania hàng năm sản xuất hàng chục triệu bộ TV và radio bán trong nước và xuất khẩu. Các bộ TV và radio này thường khá cồng kềnh và nặng nề chủ yếu do phải chứa hàng chục các bóng đèn điện tử chân không. Các hệ thống máy móc này thường phải mất một lúc làm nóng các bóng đèn thì mới hoạt động. Từ khi phát minh junction transistor được công bố 1951 cho đến năm 1954, transistor có giá rất đắt, vì vậy chúng chỉ được sử dụng trong các thiết bị đăc biệt, chủ yếu của quốc phòng.

Mãi đến tháng 10.1954 Texas Instruments (TI) tung ra thị trường một chiếc radio nhỏ xíu với giá 49.95 USD sử dùng transistor germanium. Sự kiện này làm thay đổi nhanh chóng nền công nghiệp điện tử của nước Mỹ trong những năm tiếp theo. Cần nói thêm là TI là một trong vài công ty đầu tiên trước đó đã mua lại quyền sử dụng phát minh transistor germanium của Bell Labs với giá 25 ngàn USD.

Chiếc radio của TI sản xuất. Ảnh tư liệu.

Con dao hai lưỡi

Vào những năm 1950-1960, chỉ có một số rất ít các công ty của Mỹ có khả năng sản suất transistor bán dẫn trong đó có Bell Labs và TI là vượt trội. Bell Labs thì tập trung phục vụ cho nhu cầu phát triển của AT&T (công ty lớn nhất về điện thoại lúc bấy giờ), còn TI và các công ty khác thì tập trung sản xuất transistor phục vụ cho các chương trình đặc biệt của chính quyền Mỹ, trong đó có NASA và Bộ Quốc phòng. TI sản xuất transistor phục vụ cho các hệ thống điều khiển tên lửa Minutement và cả máy bay ném bom B-70 do Boeing sản xuất.

Các công ty này nhận được các hợp đồng lớn từ NASA và Bộ Quốc phòng, nhờ đó mà tiếp tục nghiên cứu nâng cao chất lượng và qui trình sản xuất, hạ giá thành sản phẩm một cách nhanh chóng. Chẳng hạn, theo Fred Kaplan, tác giả của quyển sách 1959: The Year Everything Changed thì vào năm 1959 chính phủ Mỹ đặt hàng với giá 1 transistor là 150 USD. Nhờ các hợp đồng này của chính phủ Mỹ mà các công ty đã có thể tiếp tục nghiên cứu và hạ giá thành, chẳng hạn đến năm 1961 giá thành 1 transistor chỉ còn là 32 USD, sang đến năm 1971 là 1.25 USD và chỉ còn 0.1 USD năm 2000.

Nếu kể các hợp đồng của chính phủ Mỹ tài trợ cho nghiên cứu transistor của các công ty thì giá thành mỗi transistor lên tới hàng ngàn USD thời kỳ đầu. Theo bộ phim tài liệu của hãng truyền hình PBS, chỉ riêng trong năm 1964 NASA đã mua đến 60% các chip bán dẫn sản xuất ở Mỹ. Công ty Fairchild Semiconductor (sẽ nói thêm dưới đây) đã cung cấp hơn 100.000 chip bán dẫn cho chương trình thám hiểm vũ trụ Apollo trong năm 1964.

Chương trình thám hiểm mặt trăng Apollo của NASA. Ảnh chụp 1968.

Tuy vậy, các hợp đồng béo bở của quốc phòng và chính phủ Mỹ cũng lại là con dao hai lưỡi. Do các công ty của Mỹ quá tập trung vào sản xuất cho nhu cầu của chính phủ Mỹ nên đã tạo điều kiện cho một công ty Nhật bản chưa có tên tuổi lúc bấy giờ là SONY xâm nhập vào thị trường các mặt hàng điện tử dân dụng vốn đang bị các công ty Mỹ bỏ rơi. Những chiếc đài bán dẫn nhỏ có thể bỏ trong túi áo nhanh chóng trở thành một biểu tượng của giới trẻ thành thị ở Mỹ ham mê âm nhạc những năm 1960, đem lại lợi nhuận khổng lồ cho SONY, biến công ty này nhanh chóng trở thành một đại công ty sản xuất các mặt hàng điện tử.

Đầu những năm 1960, SONY bắt đầu tung ra thị trường các bộ TV dùng transistor thì vai trò dẫn đầu thế giới về hàng điện tử dân dụng của Mỹ đã bị đe dọa nghiêm trọng.

Câu chuyện SONY và các công ty Nhật Bản như: Fujitsu, NEC, Toshiba, Hitachi trở thành các đại công ty về các mặt hàng điện tử dân dụng, và qua đó đóng một vai trò rất lớn đưa nước Nhật bản bị kiệt quệ sau WWII thành một cường quốc khoa học và kinh tế rất đáng để suy nghĩ. Khi nói đến Nền kinh tế thần kỳ của Nhật Bản (Japanese Economic Miracle) những thập niên 70-80, không ai phủ nhận được Nhật bản đã trở thành cường quốc số một về các mặt hàng điện tử dân dụng. Sở dĩ như vậy là do các công ty Nhật bản nói trên đã nhanh chóng phát hiện và tham gia vào lĩnh vực nghiên cứu và sản xuất transistor từ rất sớm.

Radio của SONY sử dụng transistor sản xuất năm 1960. Ảnh tư liệu

Vào khoảng đầu những năm 1950, Masaru Ibuka, nhà đồng sáng lập SONY, trong một chuyến tham quan ở New York nhận thấy transistor đang là vấn đề thời sự nóng bỏng trong giới công nghệ lúc bấy giờ. Ông đã đề nghị và được bộ Tài chính của Nhật Bản cho phép mua lại quyền sử dụng bản quyền phát minh transistor của Bell Labs với giá 50 ngàn USD. SONY đã sản xuất riêng cho mình các transistor đầu tiên vào năm 1955. Kể từ đó, thoạt tiên là SONY rồi kế tiếp các công ty khác của Nhật Bản đã nhanh chóng chiếm một ví trí lớn trong lĩnh vực sản suất bán dẫn rồi đến các máy móc và thiết bị điện tử khác.

Điều đáng ngạc nhiên nhất là Nhật bản có nền khoa học và công nghệ sinh sau đẻ muộn và kém hơn hẳn nhiều nước châu Âu, nhưng do đã nắm bắt được cơ hội bắt kịp ‘chuyến tàu công nghệ transistor’ để vươn lên, thậm chí bỏ xa các cường quốc khoa học và công nghệ châu Âu trong lĩnh vực bán dẫn và điện tử dân dụng. Ai trong chúng ta nếu có óc tò mò chắc hẳn sẽ ngạc nhiên khi thấy rằng châu Âu hầu như chỉ chiếm một vị trí rất khiêm tốn trong nền công nghiệp sản xuất transistor, chip bán dẫn và các mặt hàng điện tử. Oái ăm thay chính các nhà khoa học ở Pháp cũng đã phát minh ra transistor bán dẫn gần như cùng một thời gian với các nhà khoa học của Bell Labs. Trong phần sau chúng tôi sẽ kể lại câu chuyện vì sao châu Âu đã bỏ lỡ cơ hội vàng này.

Cũng cần nói thêm đôi chút là cả hai phát minh của Bardeen, Brattain và Shockley đều dựa trên chất bán dẫn germanium chịu nhiệt rất kém. Mặc dù chất bán dẫn silicon có nhiều ưu điểm hơn hẳn và được Shockley sử dụng đầu tiên trong các thí nghiệm, nhưng do có những khó khăn về kỹ thuật, đặc biệt là tinh chế silicon mà mãi đến 1955 transistor silicon mới được chế thạo thành công. Một điều thú vị nữa là nhà phát minh ra transistor silicon đầu tiên cho công ty TI năm 1955, Gordon Teal cũng chính là một trong hai người chế tạo thành công junction transistor của Shockley tại Bell Labs năm 1948.

Trong phần tiếp theo chúng tôi sẽ trình bày về sự phát triển transistor silicon và chip bán dẫn là những bộ phận quan trọng nhất cho sự phát triển máy tính điện tử nói chung và nhất là máy tính cá nhân từ những thập niên 70-80 của thế kỷ trước. Đặc biệt hơn cả là câu chuyện về sự hình thành Silicon Valley hay người Việt còn gọi là ‘Thung lũng điện tử’.

Còn tiếp...

Nguyễn Trung Dân

New York, tháng 9.2022

___________

* Tác giả bài viết có trên 25 năm nghiên cứu về vật lý lý thuyết và ứng dụng các chất bán dẫn, trong đó có thời gian nghiên cứu ở Italy, Đức, Nhật và Mỹ (từ 1998). Là Associate Research Professor của Đại học Arizona cho đến 2017 chuyển sang làm nghiên cứu viên cao cấp tại trung tâm nghiên cứu của một công ty công nghệ cao, đa quốc gia tại New York, nghiên cứu về lĩnh vực Viễn Thông lượng tử và Mô phỏng lượng tử, đồng thời vẫn tiếp tục giữ cương vị giáo sư ngoài biên chế (Adjunct Professor) của Đại học Arizona. Là tác giả cuốn sách chuyên môn “Modeling and design photonics by examples using Matlabs” đang được sử dụng làm giáo trình trong một số Đại học ở Mỹ.