Vova Krasen
0 
1552
51
En milliard operationer i sekundet er ikke cool. Ved du hvad der er cool? En million milliarder operationer pr. Sekund.
Det er løftet om en ny computerteknologi, der bruger laserlyspulser til at fremstille en prototype af den grundlæggende computerenhed, kaldet en smule, der kan skifte mellem dens til og fra, eller "1" og "0" tilstande, 1 kvadrillion gange pr. sekund. Det er cirka 1 million gange hurtigere end bitene i moderne computere.
Konventionelle computere (alt fra din lommeregner til den smartphone eller bærbare computer, du bruger til at læse dette), tænk på 1 og 0. Alt, hvad de gør, fra at løse matematiske problemer, til at repræsentere verdenen af et videospil, udgør en meget detaljeret samling af 1-eller-0-, ja-eller-ingen-operationer. Og en typisk computer i 2018 kan bruge siliciumbits til at udføre mere eller mindre 1 milliard af disse operationer pr. Sekund. [Videnskabsfakta eller fiktion? Sandsynligheden for 10 Sci-Fi-begreber]
I dette eksperiment pulserede forskerne infrarødt laserlys på bikageformede gitter af wolfram og selen, hvilket gjorde, at siliciumchippen kunne skifte fra "1" til "0" tilstande ligesom en almindelig computerprocessor - kun en million gange hurtigere, ifølge undersøgelsen, der blev offentliggjort i Nature den 2. maj.
Det er et trick til, hvordan elektroner opfører sig i det bikagegitter.
I de fleste molekyler kan elektronerne i kredsløb omkring dem hoppe i adskillige forskellige kvantetilstande, eller "pseudospiner", når de bliver ophidsede. En god måde at forestille sig disse tilstande er som forskellige, løbende baner rundt selve molekylet. (Forskere kalder disse spor "dale" og manipulationen af disse spins "daltronik.")
Når det ikke er begejstret, forbliver elektronet muligvis tæt på molekylet og drejer i dovne cirkler. Men begejstrede det elektron, måske med et lysglimt, og det bliver nødvendigt at forbrænde lidt energi på et af de ydre spor.
Wolfram-selen-gitteret har kun to spor rundt om det, for at begejstrede elektroner kan komme ind. Blitz gitteret med en orientering af infrarødt lys, og elektronet hopper på det første spor. Blink det med en anden orientering af infrarødt lys, og elektronet hopper på det andet spor. En computer kunne i teorien behandle disse spor som 1s og 0s. Når der er et elektron på spor 1, er det et 1. Når det er på spor 0, er det et 0.
Af afgørende betydning er disse spor (eller dale) slags tæt på hinanden, og elektronerne behøver ikke at køre på dem meget længe før de mister energi. Pulser gitteret med infrarødt lys type en, og en elektron springer ud på spor 1, men det vil kun cirkle det i "et par femtosekunder", ifølge papiret, inden det vender tilbage til sin upåvirkede tilstand i orbitaler tættere på kernen. Et femtosekund er et tusind million millionste sekund, ikke engang længe nok til at en lysstråle krydser en enkelt rød blodlegeme.
Så elektronerne forbliver ikke på banen længe, men når de først er på et spor, vil yderligere lysimpulser slå dem frem og tilbage mellem de to spor, før de har en chance for at falde tilbage i en upåvirket tilstand. Den frem og tilbage sus, 1-0-0-1-0-1-1-0-0-0-1 - igen og igen i utroligt hurtige blink - er det, der er beregnet til computing. Men i denne type materiale, viste forskerne, kunne det ske meget hurtigere end i moderne chips.
Forskerne hævdede også muligheden for, at deres gitter kunne bruges til kvanteberegning ved stuetemperatur. Det er en slags hellig gral til kvanteberegning, da de fleste eksisterende kvantecomputere kræver, at forskere først afkøler deres kvantebits til næsten absolut nul, den koldest mulige temperatur. Forskerne viste, at det teoretisk er muligt at begejstre elektronerne i dette gitter til "superpositioner" af 1 og 0 sporene - eller tvetydige tilstande om at være slags-af-slags-fuzzily på begge spor på samme tid - som er nødvendige for kvantecomputeringsberegninger.
"I det lange løb ser vi en realistisk chance for at introducere kvanteinformationsenheder, der udfører operationer hurtigere end en enkelt svingning af en lysbølge," siger studielederforfatter Rupert Huber, professor i fysik ved University of Regensburg i Tyskland, i en erklæring . Imidlertid udførte forskerne faktisk ingen kvanteoperationer på denne måde, så ideen om en rumtemperatur-kvantecomputer er stadig helt teoretisk. Og faktisk var de klassiske (almindelige) operationer, som forskerne udførte på deres gitter, bare meningsløse, frem og tilbage, 1 og 0 skift. Gitteret er stadig ikke blevet brugt til at beregne noget. Forskere skal således stadig vise, at det kan bruges i en praktisk computer.
Alligevel kunne eksperimentet åbne døren til ultrahurtig konventionel computing - og måske endda kvantecomputering - i situationer, der var umulige at opnå indtil nu.