kompjuterë lazer
Frekuenca e orës prej 1 GHz në procesorë është një miliard operacione në sekondë. Shumë, por modelet më të mira aktualisht të disponueshme për konsumatorin mesatar tashmë po arrijnë disa herë më shumë. Po sikur të përshpejtohet... një milion herë?
Kjo është ajo që premton teknologjia e re informatike, duke përdorur impulse të dritës lazer për të kaluar midis gjendjeve "1" dhe "0". Kjo rrjedh nga një llogaritje e thjeshtë kuadrilion herë në sekondë.
Në eksperimentet e kryera në vitin 2018 dhe të përshkruara në revistën Nature, studiuesit hodhën rreze lazer pulsuese infra të kuqe në grupet e huallit të tungstenit dhe selenit (1). Kjo shkaktoi një ndërrim të gjendjes zero dhe një në çipin e kombinuar të silikonit, ashtu si në një procesor kompjuterik konvencional, vetëm një milion herë më shpejt.
Si ndodhi? Shkencëtarët e përshkruajnë atë grafikisht, duke treguar se elektronet në huallin metalik sillen "çuditshëm" (megjithëse jo aq shumë). Të ngacmuar, këto grimca kërcejnë midis gjendjeve të ndryshme kuantike, të emërtuara nga eksperimentuesit "pseudo-tjerrje ».
Studiuesit e krahasojnë këtë me rutinat e ndërtuara rreth molekulave. Ata i quajnë këto gjurmë "lugina" dhe e përshkruajnë manipulimin e këtyre gjendjeve rrotulluese si "dolinatronica » (S).
Elektronet ngacmohen nga impulset lazer. Në varësi të polaritetit të pulseve infra të kuqe, ato "zënë" një nga dy "luginat" e mundshme rreth atomeve të rrjetës metalike. Këto dy gjendje sugjerojnë menjëherë përdorimin e fenomenit në logjikën kompjuterike zero-një.
Kërcimet e elektroneve janë jashtëzakonisht të shpejta, në cikle femtosekonda. Dhe këtu qëndron sekreti i shpejtësisë së pabesueshme të sistemeve të drejtuara me lazer.
Përveç kësaj, shkencëtarët argumentojnë se për shkak të ndikimeve fizike, këto sisteme janë në një farë kuptimi në të dy shtetet në të njëjtën kohë (mbivendosje), që krijon mundësi për Studiuesit theksojnë se e gjithë kjo ndodh në temperatura e dhomësndërsa shumica e kompjuterëve kuantikë ekzistues kërkojnë që sistemet e kubitëve të ftohen në temperatura afër zeros absolute.
"Në afat të gjatë, ne shohim një mundësi reale të krijimit të pajisjeve kuantike që kryejnë operacione më shpejt se një lëkundje e vetme e një valë drite," tha studiuesi në një deklaratë. Rupert Huber, profesor i fizikës në Universitetin e Regensburgut, Gjermani.
Megjithatë, shkencëtarët nuk kanë kryer ende ndonjë operacion të vërtetë kuantik në këtë mënyrë, kështu që ideja e një kompjuteri kuantik që funksionon në temperaturën e dhomës mbetet thjesht teorike. E njëjta gjë vlen edhe për fuqinë normale llogaritëse të këtij sistemi. U demonstrua vetëm puna e lëkundjeve dhe nuk u kryen asnjë operacion real llogaritës.
Eksperimente të ngjashme me ato të përshkruara më sipër janë kryer tashmë. Në vitin 2017, një përshkrim i studimit u botua në Nature Photonics, përfshirë në Universitetin e Miçiganit në SHBA. Atje, pulset e dritës lazer që zgjasin 100 femtosekonda kaluan përmes një kristali gjysmëpërçues, duke kontrolluar gjendjen e elektroneve. Si rregull, fenomenet që ndodhin në strukturën e materialit ishin të ngjashme me ato të përshkruara më parë. Këto janë pasojat kuantike.
Patate të skuqura të lehta dhe perovskite
bej "Kompjuterët me lazer kuantikë » ai trajtohet ndryshe. Tetorin e kaluar, një ekip kërkimor amerikano-japonez-australian demonstroi një sistem informatikë të lehtë. Në vend të kubitëve, qasja e re përdor gjendjen fizike të rrezeve lazer dhe kristaleve të personalizuara për t'i kthyer rrezet në një lloj të veçantë drite të quajtur "dritë e kompresuar".
Në mënyrë që gjendja e grupit të demonstrojë potencialin e llogaritjes kuantike, lazeri duhet të matet në një mënyrë të caktuar, dhe kjo arrihet duke përdorur një rrjet pasqyrash, emetues rrezesh dhe fibrash optike (2) të ngatërruar me kuantikë. Kjo qasje paraqitet në një shkallë të vogël, e cila nuk siguron shpejtësi mjaftueshëm të larta llogaritëse. Megjithatë, shkencëtarët thonë se modeli është i shkallëzueshëm dhe strukturat më të mëdha mund të arrijnë përfundimisht një avantazh kuantik ndaj modeleve kuantike dhe binare të përdorura.
2. Rrezet lazer që kalojnë përmes një rrjeti të ngatërruar pasqyrash
“Ndërsa procesorët kuantikë aktualë janë mbresëlënës, është e paqartë nëse ato mund të shkallëzohen në madhësi shumë të mëdha,” vëren Science Today. Nicolas Menicucci, një studiues kontribues në Qendrën për Teknologjinë Kuantike dhe Kompjuterike të Komunikimit (CQC2T) në Universitetin RMIT në Melburn, Australi. "Qasja jonë fillon me shkallëzueshmërinë ekstreme të integruar në çip që në fillim, sepse procesori, i quajtur gjendja e grupit, është i bërë nga drita."
Llojet e reja të lazerëve nevojiten gjithashtu për sistemet fotonike ultra të shpejta (shihni gjithashtu:). Shkencëtarët nga Universiteti Federal Federal i Lindjes së Largët (FEFU) - së bashku me kolegët rusë nga Universiteti ITMO, si dhe shkencëtarë nga Universiteti i Teksasit në Dallas dhe Universiteti Kombëtar Australian - raportuan në mars 2019 në revistën ACS Nano se ata kishin zhvilluar një mënyrë efikase, e shpejtë dhe e lirë për të prodhuar lazer perovskite. Avantazhi i tyre ndaj llojeve të tjera është se ata punojnë në mënyrë më të qëndrueshme, gjë që ka një rëndësi të madhe për çipat optikë.
“Teknologjia jonë e printimit me lazer halide ofron një mënyrë të thjeshtë, ekonomike dhe shumë të kontrolluar për të prodhuar në masë një shumëllojshmëri lazerësh perovskite. Është e rëndësishme të theksohet se optimizimi i gjeometrisë në procesin e printimit me lazer për herë të parë bën të mundur marrjen e mikrolaserëve të qëndrueshëm të perovskitit me një modalitet (3). Lazerë të tillë janë premtues në zhvillimin e pajisjeve të ndryshme optoelektronike dhe nanofotonike, sensorëve, etj.,” shpjegoi në botim Aleksey Zhishchenko, një studiues në qendrën FEFU.
3. Rrezet lazer perovskit
Sigurisht, së shpejti nuk do të shohim kompjuterë personalë që "ecin me lazer". Ndërsa eksperimentet e përshkruara më sipër janë prova të konceptit, madje as prototipe të sistemeve kompjuterike.
Megjithatë, shpejtësitë e ofruara nga rrezet e dritës dhe lazerit janë shumë joshëse për studiuesit, dhe më pas inxhinierët, që të refuzojnë këtë rrugë.
