Cameron Merritt
0 
3425
499
Un miliard de operații pe secundă nu este mișto. Știi ce e fain? Un milion de miliarde de operații pe secundă.
Aceasta este promisiunea unei noi tehnici de calcul care folosește impulsuri cu lumină laser pentru a crea un prototip al unității fundamentale de calcul, numită bit, care ar putea comuta între pornirea și oprirea acesteia, sau stările „1” și „0”, un sfert de miliard. ori pe secundă. Acest lucru este de aproximativ 1 milion de ori mai rapid decât biții din computerele moderne.
Calculatoarele convenționale (totul, de la calculatorul tău la smartphone sau laptop pe care îl folosești pentru a citi acest lucru) gândesc în termeni de 1 și 0. Tot ceea ce fac, de la rezolvarea problemelor de matematică, până la reprezentarea lumii unui joc video, reprezintă o colecție foarte elaborată de operații 1-sau-0, da-sau-nu. Și un computer tipic din 2018 poate utiliza biți de siliciu pentru a efectua mai mult sau mai puțin de 1 miliard din acele operațiuni pe secundă. [Știință științifică sau ficțiune? Plauzibilitatea a 10 concepte Sci-Fi]
În acest experiment, cercetătorii au pulsat lumina cu infraroșu cu laser pe zăbrele de tungsten și seleniu în formă de fagure, permițând cipului de siliciu să treacă de la stările „1” la „0” la fel ca un procesor normal de computer - doar de un milion de ori mai rapid, conform studiul, care a fost publicat în Nature pe 2 mai.
Acesta este un truc al modului în care se comportă electronii în rețeaua aceea de fagure.
În majoritatea moleculelor, electronii din orbita din jurul lor pot sări în mai multe stări cuantice diferite, sau „pseudospine”, atunci când se excită. O modalitate bună de a ne imagina aceste stări este la fel de diferită, cu bucle de curse în jurul moleculei în sine. (Cercetătorii numesc aceste piste „văi” și manipularea acestor rotiri „valletronică”).
Când este neexcitat, electronul ar putea rămâne aproape de moleculă, transformându-se în cercuri leneșe. Dar excitați acest electron, poate cu un flash de lumină, și va trebui să meargă să stingă ceva energie pe una dintre piesele exterioare.
Grosimea de tungsten-seleniu are doar două piste în jurul lui pentru a intra electroni excitați. Clătiți zăbrele cu o orientare a luminii infraroșii, iar electronul va sări pe prima piesă. Clipește-l cu o altă orientare a luminii infraroșii, iar electronul va sări pe cealaltă piesă. Un computer ar putea, în teorie, trata aceste piese ca 1s și 0s. Când există un electron pe pista 1, acesta este un 1. Când este pe pista 0, acesta este un 0.
În mod crucial, acele piste (sau văi) sunt un fel de apropiate și electronii nu trebuie să circule pe ele foarte mult timp înainte de a pierde energie. Împingeți zăbrele cu lumina infraroșie de tipul unu și un electron va sări pe pista 1, dar îl va încerca doar pentru „câteva femtosecunde”, conform hârtiei, înainte de a reveni la starea sa neexcitată în orbitalii mai aproape de nucleu. O femtosecundă este de o mie de milioane de secunde, nici măcar suficient de lungă pentru ca un fascicul de lumină să traverseze o singură celulă roșie din sânge.
Deci, electronii nu rămân pe pistă mult timp, dar odată ce sunt pe o pistă, impulsuri suplimentare de lumină le vor bate înainte și înapoi între cele două piese înainte de a avea șansa de a cădea înapoi într-o stare neexcitată. Acea retragere înapoi și înapoi, 1-0-0-1-0-1-1-0-0-0-1 - din nou și din nou, în sclipiri incredibil de rapide - este chestia calculatoarelor. Dar în acest tip de materiale, au arătat cercetătorii, s-ar putea întâmpla mult mai repede decât în cipurile contemporane.
Cercetătorii au ridicat, de asemenea, posibilitatea ca rețeaua lor să poată fi utilizată pentru calculul cuantic la temperatura camerei. Acesta este un fel de graal sfânt pentru calcularea cuantică, deoarece majoritatea calculatoarelor cuantice existente necesită cercetătorilor să-și răcească mai întâi biții cuantici până la zero absolut, temperatura cea mai rece posibilă. Cercetătorii au arătat că, teoretic, este posibil să excitați electronii din această rețea la „superpoziții” ale pistelor 1 și 0 - sau stări ambigue de a fi un fel de fel de fuzzily pe ambele piese în același timp - care sunt necesare pentru calcule cuantice.
"Pe termen lung, vedem o șansă realistă de a introduce dispozitive de informații cuantice care efectuează operațiuni mai repede decât o singură oscilație a unei unde de lumină", a declarat autorul principal al studiului, Rupert Huber, profesor de fizică la Universitatea din Regensburg, în Germania, într-un comunicat . Cu toate acestea, cercetătorii nu au efectuat în realitate nicio operație cuantică în acest fel, astfel încât ideea unui computer cuantic de temperatură a camerei este încă în întregime teoretică. Și, de fapt, operațiunile clasice (de tip regulat) pe care cercetătorii le-au efectuat pe rețeaua lor au fost doar comutări fără sens, înapoi și înapoi, 1 și 0. Zăcământul încă nu a fost folosit pentru a calcula nimic. Astfel, cercetătorii trebuie să arate în continuare că poate fi folosit într-un computer practic.
Totuși, experimentul ar putea deschide ușa către calcularea convențională ultrarapidă - și poate chiar cuantica - în situații imposibil de realizat până acum.