Laser Computeren

D'Auerfrequenz vun 1 GHz bei Prozessoren ass eng Milliard Operatiounen pro Sekonn. Vill, awer déi bescht Modeller déi aktuell fir den duerchschnëttleche Konsument verfügbar sinn, erreechen schonn e puer Mol méi. Wat wann et beschleunegt ... eng Millioun Mol iwwer?

Dëst ass wat déi nei Rechentechnologie versprécht, andeems d'Puls vum Laserlicht benotzt fir tëscht Staaten "1" an "0" ze wiesselen. Dëst kënnt aus enger einfacher Berechnung Quadrillion Mol pro Sekonn.

An Experimenter, déi am Joer 2018 gemaach goufen an an der Zäitschrëft Nature beschriwwe ginn, hunn d'Fuerscher gepulste Infrarout-Laserstrahlen op Hunneg-Arrays vu Wolfram a Selen (1) gebrannt. Dëst huet verursaacht datt den Zoustand vun Null an engem am kombinéierte Silicium-Chip, grad wéi an engem konventionelle Computerprozessor, nëmmen eng Millioun Mol méi séier wiesselt.

Wéi ass et geschitt? D'Wëssenschaftler beschreiwen et graphesch, a weisen datt d'Elektronen am Metal Hunneg "komesch" behuelen (awer net esou vill). Opgeregt sprangen dës Partikel tëscht verschiddene Quantezoustand, benannt vun Experimenter "Pseudo-Spinn ».

D'Fuerscher vergläichen dëst mat Treadmills ronderëm Moleküle gebaut. Si nennen dës Bunnen "Däller" a beschreiwen d'Manipulatioun vun dëse Spinnstaaten als "valleytronics » (En).

Elektrone ginn duerch Laserimpulsen opgereegt. Ofhängeg vun der Polaritéit vun den Infraroutimpulsen "besetzen" si ee vun zwee méiglechen "Däller" ronderëm d'Atomer vum Metallgitter. Dës zwee Staaten proposéiere direkt d'Benotzung vum Phänomen an der Null-eent Computerlogik.

D'Elektronespréng sinn extrem séier, a Femtosekonnen-Zyklen. An hei läit d'Geheimnis vun der onheemlecher Geschwindegkeet vu Laser-guidéierte Systemer.

Zousätzlech argumentéieren d'Wëssenschaftler datt wéinst kierperlechen Afloss dës Systemer an engem gewësse Sënn a béide Staaten zur selwechter Zäit sinn (superposition), wat Méiglechkeete schaaft fir D'Fuerscher ënnersträichen datt dat alles geschitt an Raumtemperaturwärend déi meescht existent Quantecomputer Systemer vu Qubits erfuerderen fir op Temperaturen no bei der absoluter Null ofkillt ze ginn.

"Laangfristeg gesi mir eng reell Méiglechkeet fir Quantenapparaten ze kreéieren déi Operatiounen méi séier maachen wéi eng eenzeg Schwéngung vun enger Liichtwelle", sot de Fuerscher an enger Ausso. Rupert Huber, Professer fir Physik op der Universitéit Regensburg, Däitschland.

Wéi och ëmmer, d'Wëssenschaftler hunn nach keng richteg Quanteoperatiounen op dës Manéier gemaach, sou datt d'Iddi vun engem Quantecomputer op Raumtemperatur reng theoretesch bleift. Dat selwecht gëllt fir déi normal Rechenkraaft vun dësem System. Nëmmen d'Aarbecht vun de Schwéngunge gouf bewisen a keng real computational Operatioune goufen duerchgefouert.

Experimenter ähnlech wéi déi hei uewen beschriwwen sinn scho gemaach. Am Joer 2017 gouf eng Beschreiwung vun der Studie an Nature Photonics publizéiert, och op der University of Michigan an den USA. Do goufen Laserliichtimpulse mat enger Dauer vun 100 Femtosekonnen duerch e Hallefleitkristall gefouert, deen den Zoustand vun den Elektronen kontrolléiert. In der Regel, Phänomener, déi an der Struktur vum Material geschéien, waren ähnlech wéi déi virdru beschriwwen. Dëst sinn d'Quantekonsequenzen.

Liicht Chips a Perovskites

maachen"Quantelasercomputer » hie gëtt anescht behandelt. Am leschte Oktober huet eng US-Japanesch-Australesch Fuerschungsteam e liichte Rechensystem demonstréiert. Amplaz vu Qubits benotzt déi nei Approche de kierperlechen Zoustand vu Laserstrahlen a personaliséierte Kristalle fir d'Trägere an eng speziell Aart vu Liicht ze konvertéieren déi "kompriméiert Liicht" genannt gëtt.

Fir den Zoustand vum Stärekoup d'Potenzial vu Quanteberechenung ze weisen, muss de Laser op eng gewësse Manéier gemooss ginn, an dëst gëtt erreecht mat engem quantum-entangled Netz vu Spigelen, Strahlemitteren an opteschen Faseren (2). Dës Approche gëtt op enger klenger Skala presentéiert, déi net genuch héich Berechnungsgeschwindegkeet ubitt. Wéi och ëmmer, d'Wëssenschaftler soen datt de Modell skalierbar ass, a méi grouss Strukture kéinte schliisslech e Quantevirdeel iwwer d'Quante- a Binärmodeller erreechen.

2. Laserstrahlen duerch e verwéckelt Netzwierk vu Spigelen

"Während déi aktuell Quanteprozessoren beandrockend sinn, ass et net kloer ob se op ganz grouss Gréisste scaléiert kënne ginn", bemierkt Science Today. Nicolas Menicucci, e Contributeur Fuerscher am Centre for Quantum Computing and Communication Technology (CQC2T) op der RMIT University zu Melbourne, Australien. "Eis Approche fänkt mat extremer Skalierbarkeet vun Ufank un an den Chip gebaut, well de Prozessor, de Clusterstaat genannt, aus Liicht gemaach ass."

Nei Aarte vu Laser sinn och fir ultraschnell photonesch Systemer gebraucht (kuckt och:). Wëssenschaftler vun der Far Eastern Federal University (FEFU) - zesumme mat russesche Kollegen vun der ITMO University, souwéi Wëssenschaftler vun der University of Texas zu Dallas an der Australian National University - berichten am Mäerz 2019 an der Zäitschrëft ACS Nano datt si eng entwéckelt hunn effikass, séier a bëlleg Manéier ze produzéieren perovskite Laser. Hir Virdeel iwwer aner Zorte ass datt se méi stabil funktionnéieren, wat fir optesch Chips vu grousser Wichtegkeet ass.

"Eis Halogenid-Laser-Drucktechnologie bitt en einfachen, ekonomeschen an héich kontrolléierte Wee fir eng Vielfalt vu Perovskite Laser ze produzéieren. Et ass wichteg ze notéieren datt d'Geometrieoptimiséierung am Laser-Drockprozess et fir d'éischte Kéier méiglech mécht fir stabil Single-Modus Perovskite-Mikrolaser (3) ze kréien. Esou Laser sinn villverspriechend an der Entwécklung vun verschiddenen optoelektroneschen an nanophotonic Apparater, Sensoren, etc. ", erkläert Aleksey Zhishchenko, Fuerscher am FEFU Zentrum, an der Publikatioun.

3. Perovskite Laserstrahlen

Natierlech wäerte mir net perséinlech Computeren gesinn "op Laser spazéieren" geschwënn. Wärend d'Experimenter hei uewen beschriwwe sinn Beweiser vum Konzept, net emol Prototypen vu Rechensystemer.

Allerdéngs sinn d'Geschwindegkeete vun de Liicht- a Laserstrahlen ze verlockend fir Fuerscher, an dann Ingenieuren, dëse Wee ze refuséieren.