Kompjuters bil-lejżer

Il-frekwenza tal-arloġġ ta '1 GHz fil-proċessuri hija biljun operazzjoni kull sekonda. Ħafna, iżda l-aħjar mudelli disponibbli bħalissa għall-konsumatur medju diġà qed jiksbu bosta drabi aktar. X'jiġri jekk tħaffef... miljun darba aktar?

Dan huwa dak li twiegħed it-teknoloġija l-ġdida tal-kompjuters, billi tuża pulses ta 'dawl tal-lejżer biex taqleb bejn l-istati "1" u "0". Dan isegwi minn kalkolu sempliċi kwadriljun darbiet kull sekonda.

F'esperimenti li saru fl-2018 u deskritti fil-ġurnal Nature, ir-riċerkaturi sparaw raġġi tal-lejżer infra-aħmar pulsati fuq firxa ta 'xehda ta' tungstenu u selenju (1). Dan ikkawża li l-istat ta 'żero u wieħed jaqleb fiċ-ċippa tas-silikon magħquda, bħal fi proċessur tal-kompjuter konvenzjonali, miljun darba aktar malajr biss.

Kif ġara? Ix-xjentisti jiddeskrivuha b'mod grafiku, u juru li l-elettroni fix-xehda tal-metall iġibu ruħhom "b'mod stramb" (għalkemm mhux daqstant). Eċċitati, dawn il-partiċelli jaqbżu bejn stati kwantitiċi differenti, imsemmija minn esperimentaturi "pseudo-spinning ».

Ir-riċerkaturi jqabblu dan ma 'treadmills mibnija madwar molekuli. Huma jsejħu dawn il-binarji "widien" u jiddeskrivu l-manipulazzjoni ta 'dawn l-istati għażil bħala "valleytronics » (S).

Elettroni huma eċċitati mill-impulsi tal-laser. Skont il-polarità tal-polz infra-aħmar, huma "jokkupaw" wieħed miż-żewġ "widien" possibbli madwar l-atomi tal-kannizzata tal-metall. Dawn iż-żewġ stati immedjatament jissuġġerixxu l-użu tal-fenomenu fil-loġika tal-kompjuter zero-one.

Il-qbiż tal-elettroni huma estremament veloċi, f'ċikli ta 'femtosecond. U hawn tinsab is-sigriet tal-veloċità inkredibbli tas-sistemi ggwidati bil-lejżer.

Barra minn hekk, ix-xjentisti jargumentaw li minħabba influwenzi fiżiċi, dawn is-sistemi huma f'ċertu sens fiż-żewġ stati fl-istess ħin (superpożizzjoni), li toħloq opportunitajiet għal Ir-riċerkaturi jenfasizzaw li dan kollu jiġri fi temperatura tal-kamrafilwaqt li l-biċċa l-kbira tal-kompjuters quantum eżistenti jeħtieġu li sistemi ta' qubits jitkessħu għal temperaturi qrib iż-żero assolut.

"Fil-medda t-twila, naraw possibbiltà reali li noħolqu apparati quantum li jwettqu operazzjonijiet aktar malajr minn oxxillazzjoni waħda ta 'mewġ tad-dawl," qal ir-riċerkatur fi stqarrija. Rupert Huber, professur tal-fiżika fl-Università ta’ Regensburg, il-Ġermanja.

Madankollu, ix-xjentisti għadhom ma wettqu l-ebda operazzjoni kwantistika reali b'dan il-mod, għalhekk l-idea ta 'kompjuter quantum li jaħdem f'temperatura ambjentali tibqa' purament teoretika. L-istess japplika għall-qawwa tal-kompjuters normali ta 'din is-sistema. Intwera biss ix-xogħol ta 'oxxillazzjonijiet u ma saru l-ebda operazzjonijiet ta' komputazzjoni reali.

Esperimenti simili għal dawk deskritti hawn fuq diġà twettqu. Fl-2017, deskrizzjoni tal-istudju ġiet ippubblikata f'Nature Photonics, inkluż fl-Università ta 'Michigan fl-Istati Uniti. Hemmhekk, impulsi ta 'dawl tal-lejżer li jdumu 100 femtoseconds ġew mgħoddija minn kristall semikonduttur, li jikkontrolla l-istat tal-elettroni. Bħala regola, il-fenomeni li jseħħu fl-istruttura tal-materjal kienu simili għal dawk deskritti qabel. Dawn huma l-konsegwenzi quantum.

Ċipep ħfief u perovskiti

Agħmel "kompjuters bil-lejżer quantum » huwa ttrattat b'mod differenti. F'Ottubru li għadda, tim ta 'riċerka US-Ġappuniż-Awstraljan wera sistema ta' kompjuters ħafifa. Minflok qubits, l-approċċ il-ġdid juża l-istat fiżiku tar-raġġi tal-lejżer u l-kristalli tad-dwana biex jikkonverti r-raġġi f'tip speċjali ta 'dawl imsejjaħ "dawl kompressat".

Sabiex l-istat tal-cluster juri l-potenzjal tal-komputazzjoni kwantistika, il-lejżer għandu jitkejjel b'ċertu mod, u dan jinkiseb bl-użu ta 'netwerk quantum-tangled ta' mirja, emitters tar-raġġi u fibri ottiċi (2). Dan l-approċċ huwa ppreżentat fuq skala żgħira, li ma jipprovdix veloċitajiet komputazzjonali għoljin biżżejjed. Madankollu, ix-xjentisti jgħidu li l-mudell huwa skalabbli, u strutturi akbar jistgħu eventwalment jiksbu vantaġġ quantum fuq il-mudelli quantum u binarji użati.

2. Raġġi tal-lejżer li jgħaddu minn netwerk imħabbbil ta 'mirja

"Filwaqt li l-proċessuri quantum attwali huma impressjonanti, mhuwiex ċar jekk jistgħux jiġu skalati għal daqsijiet kbar ħafna," jinnota Science Today. Nicolas Menicucci, riċerkatur li jikkontribwixxi fiċ-Ċentru għall-Kompjuter Quantum u t-Teknoloġija tal-Komunikazzjoni (CQC2T) fl-Università RMIT f'Melbourne, l-Awstralja. "L-approċċ tagħna jibda bi skalabbiltà estrema mibnija fiċ-ċippa mill-bidu minħabba li l-proċessur, imsejjaħ l-istat tal-cluster, huwa magħmul minn dawl."

Tipi ġodda ta 'lejżers huma meħtieġa wkoll għal sistemi fotoniċi ultraveloċi (ara wkoll:). Xjentisti mill-Università Federali tal-Lvant Imbiegħed (FEFU) — flimkien ma’ kollegi Russi mill-Università ITMO, kif ukoll xjenzati mill-Università ta’ Texas f’Dallas u l-Università Nazzjonali Awstraljana — irrappurtaw f’Marzu 2019 fil-ġurnal ACS Nano li kienu żviluppaw mod effiċjenti, veloċi u irħis biex tipproduċi lejżers perovskite. Il-vantaġġ tagħhom fuq tipi oħra huwa li jaħdmu b'mod aktar stabbli, li huwa ta 'importanza kbira għaċ-ċipep ottiċi.

“It-teknoloġija tagħna ta 'l-istampar bil-lejżer bl-alid tipprovdi mod sempliċi, ekonomiku u kkontrollat ​​ħafna biex tipproduċi bil-massa varjetà ta' lejżers perovskite. Huwa importanti li wieħed jinnota li l-ottimizzazzjoni tal-ġeometrija fil-proċess tal-istampar bil-lejżer tagħmilha possibbli għall-ewwel darba li jinkisbu mikrolasers perovskite b'mod wieħed stabbli (3). Lejżers bħal dawn huma promettenti fl-iżvilupp ta 'diversi apparati optoelettroniċi u nanofotoniċi, sensuri, eċċ., "Spjega Aleksey Zhishchenko, riċerkatur fiċ-ċentru FEFU, fil-pubblikazzjoni.

3. Raġġi tal-laser perovskite

Naturalment, dalwaqt mhux se naraw kompjuters personali "mixi fuq il-lejżers". S'issa, l-esperimenti deskritti hawn fuq huma provi ta 'kunċett, lanqas prototipi ta' sistemi tal-kompjuter.

Madankollu, il-veloċitajiet offruti mir-raġġi tad-dawl u tal-lejżer huma wisq jitħajjar għar-riċerkaturi, u mbagħad l-inġiniera, biex jirrifjutaw din it-triq.