kompyuta za laser

Mzunguko wa saa ya 1 GHz katika wasindikaji ni shughuli bilioni moja kwa pili. Mengi, lakini mifano bora zaidi inayopatikana kwa watumiaji wa kawaida tayari inafanikiwa mara kadhaa zaidi. Ikiwa itaharakisha ... mara milioni zaidi?

Hivi ndivyo teknolojia mpya ya kompyuta inavyoahidi, kwa kutumia mipigo ya taa ya laser kubadili kati ya majimbo "1" na "0". Hii inafuatia kutoka kwa hesabu rahisi mara quadrillion kwa sekunde.

Katika majaribio yaliyofanywa mnamo 2018 na kuelezewa katika jarida la Nature, watafiti walifyatua miale ya leza ya infrared kwenye safu za asali za tungsten na selenium (1). Hii ilisababisha hali ya sifuri na moja kubadili kwenye chipu ya silicon iliyounganishwa, kama vile kichakataji cha kawaida cha kompyuta, mara milioni moja tu kwa kasi zaidi.

Ilifanyikaje? Wanasayansi wanaielezea kwa njia ya picha, wakionyesha kwamba elektroni kwenye masega ya asali ya chuma hutenda "ajabu" (ingawa sio sana). Kwa kufurahi, chembe hizi huruka kati ya majimbo tofauti ya quantum, yaliyopewa jina na wajaribu "kusokota bandia ».

Watafiti wanalinganisha hii na vinu vya kukanyaga vilivyojengwa karibu na molekuli. Wanaziita nyimbo hizi "mabonde" na kuelezea upotoshaji wa majimbo haya yanayozunguka kama "valleytronics » (S).

Elektroni husisimua na mishipa ya laser. Kulingana na polarity ya mapigo ya infrared, "huchukua" moja ya "mabonde" mawili iwezekanavyo karibu na atomi za kimiani ya chuma. Majimbo haya mawili yanapendekeza mara moja matumizi ya jambo hilo katika mantiki ya kompyuta ya sifuri-moja.

Kuruka kwa elektroni ni haraka sana, katika mizunguko ya femtosecond. Na hapa kuna siri ya kasi ya ajabu ya mifumo inayoongozwa na laser.

Kwa kuongezea, wanasayansi wanasema kuwa kwa sababu ya ushawishi wa mwili, mifumo hii iko katika hali fulani katika majimbo yote mawili kwa wakati mmoja.nafasi ya juu), ambayo hutengeneza fursa kwa Watafiti wanasisitiza kuwa haya yote hutokea ndani joto la chumbailhali kompyuta nyingi zilizopo za quantum zinahitaji mifumo ya qubits kupozwa hadi halijoto iliyo karibu na sufuri kabisa.

"Kwa muda mrefu, tunaona uwezekano halisi wa kuunda vifaa vya quantum vinavyofanya kazi kwa kasi zaidi kuliko oscillation moja ya wimbi la mwanga," mtafiti alisema katika taarifa. Rupert Huber, profesa wa fizikia katika Chuo Kikuu cha Regensburg, Ujerumani.

Walakini, wanasayansi bado hawajafanya shughuli zozote za quantum kwa njia hii, kwa hivyo wazo la kompyuta ya quantum inayofanya kazi kwenye joto la kawaida inabaki kuwa ya kinadharia. Vile vile hutumika kwa nguvu ya kawaida ya kompyuta ya mfumo huu. Kazi tu ya oscillations ilionyeshwa na hakuna shughuli halisi za computational zilizofanywa.

Majaribio sawa na yale yaliyoelezwa hapo juu tayari yamefanyika. Mnamo 2017, maelezo ya utafiti yalichapishwa katika Picha za Asili, pamoja na Chuo Kikuu cha Michigan huko USA. Huko, mapigo ya mwanga wa laser na muda wa femtoseconds 100 yalipitishwa kupitia kioo cha semiconductor, kudhibiti hali ya elektroni. Kama sheria, matukio yanayotokea katika muundo wa nyenzo yalikuwa sawa na yale yaliyoelezwa hapo awali. Haya ni matokeo ya quantum.

Chips mwanga na perovskites

Fanya"kompyuta za laser za quantum » anatendewa tofauti. Oktoba iliyopita, timu ya utafiti ya Marekani-Japani-Australia ilionyesha mfumo wa kompyuta nyepesi. Badala ya qubits, mbinu mpya hutumia hali ya kimwili ya mihimili ya laser na fuwele maalum ili kubadilisha mihimili kuwa aina maalum ya mwanga inayoitwa "mwanga uliobanwa."

Ili hali ya nguzo ionyeshe uwezo wa kompyuta ya quantum, laser inapaswa kupimwa kwa njia fulani, na hii inafanikiwa kwa kutumia mtandao wa quantum-entangled wa vioo, emitters ya boriti na nyuzi za macho (2). Njia hii inawasilishwa kwa kiwango kidogo, ambacho haitoi kasi ya kutosha ya computational. Walakini, wanasayansi wanasema mtindo huo unaweza kupunguzwa, na miundo mikubwa inaweza hatimaye kupata faida ya quantum juu ya quantum na mifano ya binary inayotumiwa.

2. Mihimili ya laser inayopita kwenye mtandao uliochanganyikiwa wa vioo

"Ingawa vichakataji vya sasa vya quantum ni vya kuvutia, haijulikani ikiwa vinaweza kuongezwa kwa saizi kubwa sana," Science Today inabainisha. Nicolas Menicucci, mtafiti anayechangia katika Kituo cha Teknolojia ya Kompyuta ya Quantum na Mawasiliano (CQC2T) katika Chuo Kikuu cha RMIT huko Melbourne, Australia. "Mtazamo wetu huanza na uboreshaji mkubwa uliojengwa ndani ya chip tangu mwanzo kwa sababu kichakataji, kinachoitwa hali ya nguzo, kimeundwa kwa mwanga."

Aina mpya za leza zinahitajika pia kwa mifumo ya picha ya haraka sana (tazama pia:). Wanasayansi kutoka Chuo Kikuu cha Shirikisho la Mashariki ya Mbali (FEFU) - pamoja na wenzao wa Urusi kutoka Chuo Kikuu cha ITMO, na wanasayansi kutoka Chuo Kikuu cha Texas huko Dallas na Chuo Kikuu cha Kitaifa cha Australia - waliripoti mnamo Machi 2019 katika jarida la ACS Nano kwamba walikuwa wametengeneza njia bora, ya haraka na nafuu ya kuzalisha lasers ya perovskite. Faida yao juu ya aina nyingine ni kwamba wanafanya kazi kwa utulivu zaidi, ambayo ni ya umuhimu mkubwa kwa chips za macho.

"Teknolojia yetu ya uchapishaji ya leza ya halide hutoa njia rahisi, ya kiuchumi, na iliyodhibitiwa sana ya kuzalisha kwa wingi aina mbalimbali za leza za perovskite. Ni muhimu kutambua kwamba uboreshaji wa jiometri katika mchakato wa uchapishaji wa laser hufanya iwezekanavyo kwa mara ya kwanza kupata microlasers imara ya mode moja ya perovskite (3). Laser hizo zinaahidi katika maendeleo ya vifaa mbalimbali vya optoelectronic na nanophotonic, sensorer, nk," alielezea Aleksey Zhishchenko, mtafiti katika kituo cha FEFU, katika uchapishaji.

3. Mihimili ya laser ya Perovskite

Bila shaka, hatutaona kompyuta za kibinafsi "zinazotembea kwenye lasers" hivi karibuni. Kufikia sasa, majaribio yaliyoelezwa hapo juu ni uthibitisho wa dhana, hata prototypes ya mifumo ya kompyuta.

Walakini, kasi inayotolewa na miale ya mwanga na laser inajaribu sana kwa watafiti, na kisha wahandisi, kukataa njia hii.