լազերային համակարգիչներ
1 ԳՀց հաճախականությունը պրոցեսորներում կազմում է մեկ միլիարդ գործողություն վայրկյանում: Շատ, բայց միջին սպառողին ներկայումս հասանելի լավագույն մոդելներն արդեն մի քանի անգամ ավելի շատ են ձեռք բերում։ Իսկ եթե այն արագանա... միլիոն անգամ:
Ահա թե ինչ է խոստանում նոր հաշվողական տեխնոլոգիան՝ օգտագործելով լազերային լույսի իմպուլսները «1» և «0» վիճակների միջև անցնելու համար: Սա բխում է պարզ հաշվարկից կվադրիլիոն անգամ վայրկյանում.
2018 թվականին անցկացված և Nature ամսագրում նկարագրված փորձերի ժամանակ հետազոտողները իմպուլսային ինֆրակարմիր լազերային ճառագայթներ են արձակել վոլֆրամի և սելենի բջիջների վրա (1): Սա առաջացրեց զրոյական և մեկ վիճակի միացում համակցված սիլիկոնային չիպի մեջ, ինչպես սովորական համակարգչային պրոցեսորում, ընդամենը միլիոն անգամ ավելի արագ:
Ինչպե՞ս դա տեղի ունեցավ: Գիտնականները դա նկարագրում են գրաֆիկորեն՝ ցույց տալով, որ մետաղական բջիջի էլեկտրոններն իրենց «տարօրինակ» են պահում (թեև ոչ այնքան): Հուզված՝ այս մասնիկները ցատկում են տարբեր քվանտային վիճակների միջև, որոնք անվանվել են փորձարարների կողմից»:կեղծ պտտվող ».
Հետազոտողները դա համեմատում են մոլեկուլների շուրջ կառուցված վազքուղիների հետ: Նրանք այս հետքերը անվանում են «հովիտներ» և նկարագրում են այս պտտվող վիճակների շահարկումը որպես «dolinatronica » (Ս).
Էլեկտրոնները գրգռվում են լազերային իմպուլսներով։ Կախված ինֆրակարմիր իմպուլսների բևեռականությունից՝ նրանք «զբաղեցնում են» մետաղական ցանցի ատոմների շուրջ երկու հնարավոր «հովիտներից» մեկը։ Այս երկու վիճակներն անմիջապես առաջարկում են երեւույթի օգտագործումը զրո-մեկ համակարգչային տրամաբանության մեջ։
Էլեկտրոնների թռիչքները չափազանց արագ են՝ ֆեմտովայրկյանական ցիկլերով։ Եվ ահա թաքնված է լազերային կառավարվող համակարգերի անհավանական արագության գաղտնիքը։
Բացի այդ, գիտնականները պնդում են, որ ֆիզիկական ազդեցությունների պատճառով այս համակարգերը ինչ-որ առումով միաժամանակ երկու պետություններում են (սուպերպոզիցիա), որը հնարավորություններ է ստեղծում Հետազոտողները շեշտում են, որ այս ամենը տեղի է ունենում ք սենյակային ջերմաստիճանմինչդեռ գոյություն ունեցող քվանտային համակարգիչներից շատերը պահանջում են քյուբիթների համակարգերի սառեցում մինչև բացարձակ զրոյին մոտ ջերմաստիճան:
«Երկարաժամկետ հեռանկարում մենք տեսնում ենք քվանտային սարքեր ստեղծելու իրական հնարավորություն, որոնք գործողություններ են կատարում ավելի արագ, քան լույսի ալիքի մեկ տատանումը», - ասվում է հետազոտողի հայտարարության մեջ: Ռուպերտ Հյուբեր, Գերմանիայի Ռեգենսբուրգի համալսարանի ֆիզիկայի պրոֆեսոր։
Այնուամենայնիվ, գիտնականներն այս կերպ դեռևս իրական քվանտային գործողություններ չեն կատարել, ուստի սենյակային ջերմաստիճանում գործող քվանտային համակարգչի գաղափարը մնում է զուտ տեսական: Նույնը վերաբերում է այս համակարգի նորմալ հաշվողական հզորությանը: Ցուցադրվել է միայն տատանումների աշխատանքը և իրական հաշվողական գործողություններ չեն կատարվել։
Վերը նկարագրվածների նման փորձեր արդեն իրականացվել են։ 2017 թվականին հետազոտության նկարագրությունը հրապարակվել է Nature Photonics-ում, այդ թվում՝ ԱՄՆ Միչիգանի համալսարանում։ Այնտեղ 100 ֆեմտովկյան տևողությամբ լազերային լույսի իմպուլսներ անցան կիսահաղորդչային բյուրեղի միջով՝ վերահսկելով էլեկտրոնների վիճակը։ Որպես կանոն, նյութի կառուցվածքում տեղի ունեցող երեւույթները նման էին ավելի վաղ նկարագրվածներին։ Սրանք քվանտային հետևանքներն են։
Թեթև չիպսեր և պերովսկիտներ
արա»քվանտային լազերային համակարգիչներ » նրան այլ կերպ են վերաբերվում. Անցյալ հոկտեմբերին ԱՄՆ-Ճապոնա-ավստրալիական հետազոտական թիմը ցուցադրեց թեթև հաշվողական համակարգ: Կուբիտների փոխարեն նոր մոտեցումը օգտագործում է լազերային ճառագայթների և սովորական բյուրեղների ֆիզիկական վիճակը՝ ճառագայթները փոխակերպելու հատուկ տեսակի լույսի, որը կոչվում է «սեղմված լույս»:
Որպեսզի կլաստերի վիճակը ցույց տա քվանտային հաշվարկների ներուժը, լազերը պետք է չափվի որոշակի ձևով, և դա ձեռք է բերվում հայելիների, ճառագայթային ճառագայթիչների և օպտիկական մանրաթելերի քվանտային խճճված ցանցի միջոցով (2): Այս մոտեցումը ներկայացված է փոքր մասշտաբով, որը չի ապահովում բավականաչափ բարձր հաշվողական արագություններ։ Այնուամենայնիվ, գիտնականներն ասում են, որ մոդելը մասշտաբային է, և ավելի մեծ կառույցները, ի վերջո, կարող են քվանտային առավելություն ստանալ օգտագործվող քվանտային և երկուական մոդելների նկատմամբ:
2. Հայելիների խճճված ցանցով անցնող լազերային ճառագայթներ
«Չնայած ներկայիս քվանտային պրոցեսորները տպավորիչ են, պարզ չէ, թե արդյոք դրանք կարող են չափվել շատ մեծ չափերի», - նշում է Science Today-ը: Նիկոլաս Մենիկուչի, Ավստրալիայի Մելբուրնի RMIT համալսարանի քվանտային հաշվարկների և հաղորդակցման տեխնոլոգիաների կենտրոնի (CQC2T) ներդրումային հետազոտող: «Մեր մոտեցումը սկսվում է հենց սկզբից չիպի մեջ ներկառուցված ծայրահեղ մասշտաբայնությամբ, քանի որ պրոցեսորը, որը կոչվում է կլաստերային վիճակ, պատրաստված է լույսից»:
Նոր տեսակի լազերներ են անհրաժեշտ նաև գերարագ ֆոտոնային համակարգերի համար (տես նաև :)։ Հեռավոր Արևելքի դաշնային համալսարանի (FEFU) գիտնականները՝ ITMO համալսարանի ռուս գործընկերների, ինչպես նաև Դալլասի Տեխասի համալսարանի և Ավստրալիայի ազգային համալսարանի գիտնականների հետ միասին, 2019 թվականի մարտին ACS Nano ամսագրում հայտնել են, որ իրենք մշակել են արտադրության արդյունավետ, արագ և էժան միջոց պերովսկիտ լազերներ. Նրանց առավելությունը մյուս տեսակների նկատմամբ այն է, որ նրանք ավելի կայուն են աշխատում, ինչը մեծ նշանակություն ունի օպտիկական չիպերի համար։
«Մեր հալոգենային լազերային տպագրության տեխնոլոգիան ապահովում է պերովսկիտային տարբեր լազերների զանգվածային արտադրության պարզ, տնտեսական և խիստ վերահսկվող միջոց: Կարևոր է նշել, որ առաջին անգամ լազերային տպագրության գործընթացում երկրաչափության օպտիմալացումը հնարավորություն է տալիս ձեռք բերել կայուն մեկ ռեժիմ պերովսկիտային միկրոլազերներ (3): Նման լազերները խոստումնալից են տարբեր օպտոէլեկտրոնային և նանոֆոտոնիկ սարքերի, սենսորների և այլնի ստեղծման գործում»,- հրապարակման մեջ բացատրել է FEFU կենտրոնի գիտաշխատող Ալեքսեյ Ժիշչենկոն։
3. Պերովսկիտ լազերային ճառագայթներ
Իհարկե, մենք շուտով չենք տեսնի «լազերներով քայլող» անհատական համակարգիչներ։ Մինչդեռ վերը նկարագրված փորձերը հայեցակարգի ապացույցն են, նույնիսկ հաշվողական համակարգերի նախատիպերը:
Այնուամենայնիվ, լույսի և լազերային ճառագայթների առաջարկած արագությունները չափազանց գայթակղիչ են հետազոտողների, իսկ հետո ինժեներների համար՝ հրաժարվելու այս ճանապարհից:
