cyfrifiaduron laser

Amledd cloc o 1 GHz mewn proseswyr yw biliwn o weithrediadau yr eiliad. Llawer, ond mae'r modelau gorau sydd ar gael ar hyn o bryd i'r defnyddiwr cyffredin eisoes yn cyflawni sawl gwaith yn fwy. Beth os yw'n cyflymu... miliwn o weithiau drosodd?

Dyma beth mae technoleg gyfrifiadurol newydd yn ei addo, gan ddefnyddio corbys o olau laser i newid rhwng gwladwriaethau "1" a "0". Mae hyn yn dilyn o gyfrifiad syml quadrillion gwaith yr eiliad.

Mewn arbrofion a gynhaliwyd yn 2018 ac a ddisgrifir yn y cyfnodolyn Nature, taniodd ymchwilwyr drawstiau laser isgoch wedi'u curo at araeau crwybr o twngsten a seleniwm (1). Achosodd hyn gyflwr sero ac un i newid yn y sglodion silicon cyfun, yn union fel mewn prosesydd cyfrifiadurol confensiynol, dim ond miliwn o weithiau'n gyflymach.

Sut y digwyddodd? Mae'r gwyddonwyr yn ei ddisgrifio'n graff, gan ddangos bod yr electronau yn y diliau metel yn ymddwyn yn "rhyfedd" (ond nid cymaint). Yn gyffrous, mae'r gronynnau hyn yn neidio rhwng gwahanol gyflyrau cwantwm, a enwir gan arbrofwyr "ffug-nyddu ».

Mae'r ymchwilwyr yn cymharu hyn â melinau traed a adeiladwyd o amgylch moleciwlau. Maen nhw'n galw'r traciau hyn yn "gymoedd" ac yn disgrifio trin y cyflyrau troelli hyn fel "dyffryntronics » (S).

Mae electronau'n cael eu cyffroi gan gorbys laser. Yn dibynnu ar bolaredd y corbys isgoch, maent yn "meddiannu" un o ddau "ddyffrynnoedd" posibl o amgylch atomau'r dellt metel. Mae'r ddau gyflwr hyn yn awgrymu ar unwaith y defnyddir y ffenomen mewn rhesymeg gyfrifiadurol sero-un.

Mae'r neidiau electron yn hynod o gyflym, mewn cylchoedd femtosecond. A dyma gyfrinach cyflymder anhygoel systemau a arweinir gan laser.

Yn ogystal, mae gwyddonwyr yn dadlau, oherwydd dylanwadau corfforol, bod y systemau hyn mewn rhyw ystyr yn y ddau gyflwr ar yr un pryd (arosod), sy'n creu cyfleoedd ar gyfer Mae'r ymchwilwyr yn pwysleisio bod hyn i gyd yn digwydd yn tymheredd ystafelltra bod y rhan fwyaf o gyfrifiaduron cwantwm presennol yn ei gwneud yn ofynnol i systemau o qubits gael eu hoeri i dymheredd sy'n agos at sero absoliwt.

“Yn y tymor hir, rydyn ni’n gweld posibilrwydd gwirioneddol o greu dyfeisiau cwantwm sy’n perfformio gweithrediadau’n gyflymach nag un osgiliad o don ysgafn,” meddai’r ymchwilydd mewn datganiad. Rupert Huber, athro ffiseg ym Mhrifysgol Regensburg, yr Almaen.

Fodd bynnag, nid yw gwyddonwyr wedi perfformio unrhyw weithrediadau cwantwm go iawn yn y modd hwn eto, felly mae'r syniad o gyfrifiadur cwantwm yn gweithredu ar dymheredd ystafell yn parhau i fod yn ddamcaniaethol yn unig. Mae'r un peth yn wir am bŵer cyfrifiadurol arferol y system hon. Dim ond gwaith osgiliadau a ddangoswyd ac ni chyflawnwyd unrhyw weithrediadau cyfrifiannol gwirioneddol.

Mae arbrofion tebyg i'r rhai a ddisgrifir uchod eisoes wedi'u cynnal. Yn 2017, cyhoeddwyd disgrifiad o'r astudiaeth yn Nature Photonics, gan gynnwys ym Mhrifysgol Michigan yn UDA. Yno, roedd corbys o olau laser yn para 100 femtoseconds yn cael eu pasio trwy grisial lled-ddargludyddion, gan reoli cyflwr yr electronau. Fel rheol, roedd y ffenomenau sy'n digwydd yn strwythur y deunydd yn debyg i'r rhai a ddisgrifiwyd yn gynharach. Dyma'r canlyniadau cwantwm.

Sglodion ysgafn a pherovskites

Gwnewch"cyfrifiaduron laser cwantwm » mae'n cael ei drin yn wahanol. Fis Hydref diwethaf, dangosodd tîm ymchwil UDA-Siapan-Awstralia system gyfrifiadura ysgafn. Yn hytrach na qubits, mae'r dull newydd yn defnyddio cyflwr ffisegol trawstiau laser a chrisialau arferol i drosi'r trawstiau yn fath arbennig o olau o'r enw "golau cywasgedig."

Er mwyn i gyflwr y clwstwr ddangos potensial cyfrifiadura cwantwm, rhaid mesur y laser mewn ffordd benodol, a chyflawnir hyn gan ddefnyddio rhwydwaith cwantwm o ddrychau, allyrwyr trawst a ffibrau optegol (2). Cyflwynir y dull hwn ar raddfa fach, nad yw'n darparu cyflymderau cyfrifiadol digon uchel. Fodd bynnag, mae gwyddonwyr yn dweud bod y model yn raddadwy, ac y gallai strwythurau mwy yn y pen draw gyflawni mantais cwantwm dros y modelau cwantwm a deuaidd a ddefnyddir.

2. Trawstiau laser yn mynd trwy rwydwaith tanglyd o ddrychau

“Er bod proseswyr cwantwm cyfredol yn drawiadol, nid yw'n glir a ellir eu graddio i feintiau mawr iawn,” noda Science Today. Nicolas Menicucci, ymchwilydd cyfrannol yn y Ganolfan Cyfrifiadura Cwantwm a Thechnoleg Cyfathrebu (CQC2T) ym Mhrifysgol RMIT ym Melbourne, Awstralia. "Mae ein hymagwedd yn dechrau gyda scalability eithafol wedi'i ymgorffori yn y sglodion o'r cychwyn cyntaf oherwydd bod y prosesydd, a elwir yn gyflwr clwstwr, wedi'i wneud o olau."

Mae angen mathau newydd o laserau hefyd ar gyfer systemau ffotonig gwibgyswllt (gweler hefyd:). Adroddodd gwyddonwyr o Brifysgol Ffederal y Dwyrain Pell (FEFU) - ynghyd â chydweithwyr Rwsiaidd o Brifysgol ITMO, yn ogystal â gwyddonwyr o Brifysgol Texas yn Dallas a Phrifysgol Genedlaethol Awstralia - ym mis Mawrth 2019 yn y cyfnodolyn ACS Nano eu bod wedi datblygu ffordd effeithlon, gyflym a rhad o gynhyrchu laserau perovskite. Eu mantais dros fathau eraill yw eu bod yn gweithio'n fwy sefydlog, sy'n bwysig iawn ar gyfer sglodion optegol.

“Mae ein technoleg argraffu laser halid yn darparu ffordd syml, ddarbodus, a reolir yn fawr i fasgynhyrchu amrywiaeth o laserau perovskite. Mae'n bwysig nodi bod optimeiddio geometreg yn y broses argraffu laser yn ei gwneud hi'n bosibl am y tro cyntaf i gael microlasers perovskite un modd sefydlog (3). Mae laserau o'r fath yn addawol yn natblygiad amrywiol ddyfeisiau optoelectroneg a nanoffotonig, synwyryddion, ac ati," esboniodd Aleksey Zhishchenko, ymchwilydd yng nghanolfan FEFU, yn y cyhoeddiad.

3. trawstiau laser Perovskite

Wrth gwrs, ni fyddwn yn gweld cyfrifiaduron personol yn “cerdded ar laserau” yn fuan. Er bod yr arbrofion a ddisgrifir uchod yn brawf o gysyniad, nid hyd yn oed yn brototeipiau o systemau cyfrifiadurol.

Fodd bynnag, mae'r cyflymder a gynigir gan drawstiau golau a laser yn rhy demtasiwn i ymchwilwyr, ac yna peirianwyr, wrthod y llwybr hwn.