Ateities superkompiuterių kvantinio tranzistoriaus modelis (0)
Kvantinis kompiuteris – daugelio fizikų ir inžinierių svajonė. Jis galėtų būti tokios spartos, jog sunku dabar net įsivaizduoti tikrąsias tokios sistemos galimybes. Visgi apie kvantinį kompiuterį dar kalbėti labai anksti – nors pasaulyje mokslininkai diskutuoja apie jo galimas koncepcijas ir labiausiai tinkamus veikimo principus, visgi kol kas teks išspręsti kvantinės logikos problemas. Pagal dabartinę logikos realizavimo samprata aparatiniame lygyje ji yra praktiškai neįmanoma be tranzistoriaus – elemento, galinčio atlikti paprasčiausią loginę operaciją – generuoti loginius bitus. Tad kol vieni mokslininkai svarsto kvantinio kompiuterio veikimo principus, kiti bando pagaminti pirmą veikianti kvantinio tranzistoriaus modelį.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Nilso Boro instituto prie Kopenhagos universiteto ir Harvardo universiteto mokslininkai neseniai išspausdino žurnale „Nature Physics“ naują teoriją, aprašančią, kaip galima sukurti tranzistorius, kurie sudarytų esminę ateities kvantinių kompiuterių dalį.
Šių laikų kompiuteriuose signalą atstoja elektros srovė, kurią valdo puslaidininkių pagrindu pagaminti loginiai grandynai. Kvantiniuose kompiuteriuose signalas gali būti optinis, t. y., į pagalbą pasitelkiama pati mažiausia šviesos dalelė – kvantas.
Tačiau optika yra ganėtinai įnoringa – visų pirma ji nelinkusi sąveikauti tarpusavyje.
Andersas Sondbergas Sorensenas (Anders Søndberg Sørensen), kvantinės fizikos specialistas iš minėto Nilso Boro instituto aiškina, jog šviesa neturi nieko bendro su „Žvaigždžių karuose“ vaizduojamais šviesos kardais ar panašiais fantazijos vaisiais. Kai susikerta du šviesos spinduliai, pastarieji pereina vienas kitą. Tai vadinama tiesine optika.
Tuo tarpu kvantiniuose kompiuteriuose optika turėtų tarpusavyje sąveikauti. Tai, ką tyrėjai nori nuveikti su šviesa, vadinama netiesine optika. Šiuo atveju šviesos fotonai susiduria tarpusavyje bei gali vienas kitą paveikti. Tačiau tai labai sunku įgyvendinti realiai, nebent fotonus būtų galima kažkokiu būdu valdyti. Būtent apie tai ir kalbama naujoje mokslininkų teorijoje.
Paleidus du fotonus vienas prieš kitą, jie tiesiog praskristų visiškai neįtakodami vienas kito ir neperduodami nešamos informacijos. Todėl užuot paleidus du fotonus vienas į kitą iš priešingų pusių, norima panaudoti atomą kaip sąveikos tarp fotonų tarpininką. Pagal fizikos dėsnius, atomas gali tik sugerti fotoną, vadinasi, jeigu dabar paleistume du fotonus į atomą, pastarieji susidurtų atomo aplinkoje. Mokslininkai to ir siekia.
Vis dėlto atomas yra pakankamai mažas, todėl pataikyti į jį taip pat problematiška. Fotonai privalo būti labai tiksliai sufokusuoti. Čia į pagalbą atėjo anksčiau darytų eksperimentų su mikrobangomis rezultatai. Mokslininkai pastebėjo, jog mikrobangos gali būti sėkmingai sufokusuojamos panaudojant superlaidžią nano vielą. Kilo mintis, kad tą patį įmanoma pritaikyti matomai šviesai.
Dabar sudarytas teorinis modelis rodo, jog visa tai veikia. Atomas patalpinamas prie pat nanovielos ir į jį paleidžiami du fotonai. Kai pastarieji atsitrenkia į atomą, jie pradeda sąveikauti tarpusavyje ir tokiu būdu vienas iš jų perduoda informaciją kitam. Šiuolaikiniuose kompiuteriuose informacija siunčiama bitais - vienetais ir nuliais. Šių skaičių eiliškumas sudaro perduodamą žinutę (tiek tekstinę, tiek vaizdinę tiek ir bet kokią kitą skaitmeninę informaciją). Informaciją siunčiant optiniu kabeliu, bitą sudaro milijonai fotonų. Kvantinėje optikoje kiekvieną bitą sudaro tik vienas fotonas. Po tarpusavio sąveikos fotonas gauna perduodamą informaciją, ir signalas sklinda toliau. Toks modelis – jau šioks toks žingsnis mėginant pagaminti fotonų tranzistorius kvantiniam kompiuteriui. Visgi iki tikro kvantinio tranzistoriaus, o tuo labiau, kvantinio kompiuterio – dar teks nemažai palūkėti.
Plačiau: Photon-transistors for the supercomputers of the future