компютерҳои лазерӣ

Басомади соати 1 ГГц дар протсессорҳо як миллиард амалиёт дар як сония аст. Бисёр, аммо моделҳои беҳтарине, ки ҳоло барои истеъмолкунандаи миёна дастрасанд, аллакай якчанд маротиба зиёдтар ноил мешаванд. Чӣ мешавад, агар суръати он... миллион маротиба зиёд шавад?

Ин аст он чизе ки технологияи нави ҳисоббарорӣ бо истифода аз импулсҳои нури лазерӣ барои гузаштан байни ҳолати "1" ва "0" ваъда медиҳад. Ин аз ҳисоби оддӣ бармеояд квадриллион маротиба дар як сония.

Дар таҷрибаҳое, ки дар соли 2018 гузаронида шуда, дар маҷаллаи Nature тавсиф шудаанд, муҳаққиқон нурҳои лазерии инфрасурхро ба массивҳои асали асали волфрам ва селен партоб карданд (1). Ин боиси он шуд, ки ҳолати сифр ва як чипи омехтаи кремнийро иваз кунад, ба монанди протсессори муқаррарии компютер, ҳамагӣ як миллион маротиба тезтар.

Ин чӣ гуна рӯй дод? Олимон онро ба таври графикӣ тавсиф намуда, нишон медиҳанд, ки электронҳо дар асалҳои металлӣ «аҷиб» рафтор мекунанд (ҳарчанд на он қадар зиёд). Ин зарраҳо дар ҳаяҷон дар байни ҳолатҳои гуногуни квантӣ ҷаҳиш мекунанд, ки аз ҷониби таҷрибачиён ном бурда мешаванд "псевдоспиннинг ».

Муҳаққиқон инро бо пойгоҳҳои дар атрофи молекулаҳо сохташуда муқоиса мекунанд. Онҳо ин роҳҳоро "водиҳо" меноманд ва манипуляцияи ин ҳолати чархзанандаро ҳамчун "водиҳо" тавсиф мекунанд.valleytronics » (С).

Электронҳо тавассути импулсҳои лазерӣ ба ҳаяҷон меоянд. Вобаста ба қутб будани импульсҳои инфрасурх, онҳо яке аз ду «водиҳои» имконпазирро дар атрофи атомҳои торҳои металлӣ «ишғол мекунанд». Ин ду давлат фавран истифодаи падидаро дар мантиқи компютерии сифрӣ пешниҳод мекунанд.

Ҷаҳишҳои электронӣ дар давраҳои фемтосекунд хеле зуд мебошанд. Ва дар ин ҷо сирри суръати бениҳоят системаҳои лазерӣ аст.

Илова бар ин, олимон далел меоранд, ки аз сабаби таъсири ҷисмонӣ, ин системаҳо дар як вақт дар ҳарду ҳолат (суперпозиция), ки барои он имконият фарохам меоварад Муҳаққиқон таъкид мекунанд, ки ҳамаи ин дар ҳарорати хонагӣдар ҳоле ки аксари компютерҳои квантии мавҷуда талаб мекунанд, ки системаҳои кубитҳо то ҳарорати наздик ба сифри мутлақ сард карда шаванд.

"Дар дарозмуддат, мо имкони воқеии эҷоди дастгоҳҳои квантиро мебинем, ки амалиётро нисбат ба як ларзиши мавҷи рӯшноӣ зудтар иҷро мекунанд" гуфт муҳаққиқ дар изҳорот. Руперт Ҳубер, профессори физикаи Донишгоҳи Регенсбурги Олмон.

Аммо, олимон то ҳол ягон амалиёти воқеии квантиро бо ин роҳ анҷом надодаанд, аз ин рӯ идеяи компютери квантӣ, ки дар ҳарорати хона кор мекунад, комилан назариявӣ боқӣ мемонад. Ин ба қудрати муқаррарии ҳисоббарории ин система дахл дорад. Факат кори ларзишхо нишон дода шуда, ягон амалиёти хакикии хисоббарор ичро карда нашуд.

Таҷрибаҳое, ки дар боло тавсиф шудаанд, аллакай гузаронида шудаанд. Дар соли 2017 тавсифи тадқиқот дар Nature Photonics, аз ҷумла дар Донишгоҳи Мичиган дар ИМА нашр шуд. Дар он чо импульсхои нури лазерй, ки 100 фемтосекунд давом мекунанд, аз кристали нимнокил гузаронда шуда, холати электронхоро идора мекарданд. Одатан, ходисахое, ки дар сохти материал ба амал меоянд, ба ходисахои дар боло тавсифшуда монанд буданд. Инҳо оқибатҳои квантӣ мебошанд.

Чипҳои сабук ва перовскитҳо

кун"компютерҳои лазерии квантӣ » ба вай дигар хел муносибат мекунанд. Моҳи октябри соли гузашта як гурӯҳи тадқиқотии ИМА, Ҷопон ва Австралия системаи ҳисоббарории сабукро намоиш дод. Ба ҷои кубитҳо, равиши нав ҳолати физикии нурҳои лазерӣ ва кристаллҳои фармоиширо барои табдил додани чӯбро ба як навъи махсуси нур бо номи "нури фишурдашуда" истифода мебарад.

Барои он ки ҳолати кластер имкони ҳисоббарории квантиро нишон диҳад, лазерро ба таври муайян чен кардан лозим аст ва ин бо истифода аз шабакаи ба квантӣ печидаи оинаҳо, эмиттерҳои нур ва нахҳои оптикӣ ба даст меояд (2). Ин равиш дар миқёси хурд пешниҳод шудааст, ки суръати ба қадри кофӣ баланди ҳисобкуниро таъмин намекунад. Аммо, олимон мегӯянд, ки модел миқёспазир аст ва сохторҳои калонтар дар ниҳоят метавонанд бартарии квантиро нисбат ба моделҳои квантӣ ва бинарӣ ба даст оранд.

2. Нурҳои лазерӣ, ки аз шабакаи печидаи оинаҳо мегузаранд

"Гарчанде ки протсессорҳои квантии кунунӣ таъсирбахшанд, маълум нест, ки оё онҳо метавонанд ба андозаҳои хеле калон васеъ карда шаванд" қайд мекунад Science Today. Николас Меничуччи, муҳаққиқи саҳмгузор дар Маркази технологияи ҳисоббарории квантӣ ва коммуникатсионӣ (CQC2T) дар Донишгоҳи RMIT дар Мелбурн, Австралия. "Муносибати мо аз миқёспазирии шадиди дар чип сохташуда оғоз мешавад, зеро протсессор, ки ҳолати кластер номида мешавад, аз нур сохта шудааст."

Намудҳои нави лазерҳо инчунин барои системаҳои фотоникӣ хеле зуд лозиманд (ниг. Олимони Донишгоҳи федералии Шарқи Дур (FEFU) - якҷоя бо ҳамкасбони русии Донишгоҳи ITMO, инчунин олимони Донишгоҳи Техас дар Даллас ва Донишгоҳи Миллии Австралия - дар моҳи марти соли 2019 дар маҷаллаи ACS Nano гузориш доданд, ки онҳо самарабахш, зуд ва арзон кардани истехсол лазерҳои перовскит. Бартарии онҳо нисбат ба дигар намудҳо дар он аст, ки онҳо устувортар кор мекунанд, ки барои микросхемаҳои оптикӣ аҳамияти калон дорад.

«Технологияи чопи лазерии галогении мо роҳи содда, сарфакорона ва хеле назоратшавандаи истеҳсоли оммавии лазерҳои гуногуни перовскитро фароҳам меорад. Қайд кардан муҳим аст, ки оптимизатсияи геометрия дар раванди чопи лазерӣ имкон медиҳад, ки бори аввал микролазерҳои перовскитҳои устувори якмоҳавӣ ба даст оварда шаванд (3). Чунин лазерҳо дар таҳияи дастгоҳҳои гуногуни оптоэлектронӣ ва нанофотоникӣ, сенсорҳо ва ғайра умедбахшанд», - шарҳ дод Алексей Жищенко, муҳаққиқи маркази FEFU дар нашрия.

3. Нурхои лазерии перовскит

Албатта, мо зуд-зуд компютерҳои шахсиро намебинем, ки дар лазерҳо қадам мезананд. То ҳол, таҷрибаҳои дар боло тавсифшуда далели консепсия мебошанд, на ҳатто прототипҳои системаҳои ҳисоббарор.

Бо вуҷуди ин, суръатҳое, ки нурҳои нур ва лазер пешниҳод мекунанд, барои тадқиқотчиён ва сипас муҳандисон барои даст кашидан аз ин роҳ хеле ҷолибанд.