Miliónkrát rýchlejšie ako dnešné počítače: Nový výskum demonštroval rýchlosť spracovania dát, ktorá tlačí na hranice fyziky
Vedci z University of Rochester položili prvé základy pre počítače budúcnosti.
Jedným z hlavných cieľov pri vývoji nových technológií je vytvoriť zariadenie schopné spracovať informácie čo najrýchlejšie, ako to zákony fyziky dovoľujú. V tomto smere môže priniesť pokroky laserová technológia, prostredníctvom ktorej môžu vedci navádzať pohyb elektrónov v hmote.
Na základe tejto kontroly môžu následne vytvoriť elektronické komponenty. Výskum vznikajúci spoluprácou University of Rochester a Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nurnberg v tomto smere zaznamenal úspech demonštrovaním logického hradla, ktoré sa vo svete výpočtov a spracovania informácií chápe ako jeden zo základných stavebných kameňov.
Vedcom sa podarilo po prvýkrát v histórii ľudstva nezávisle kontrolovať skutočné a virtuálne nosiče náboja. Nosič náboja je voľná častica, ktorá prenáša elektrický náboj. Podarilo sa im vytvoriť krátke výboje elektriny, pohybujúce sa v škále femtosekúnd, teda milióntinu miliardtiny sekundy. Schopnosť spracovať informácie môže ľudstvu otvoriť dvere k počítačom, ktoré sú až miliónkrát rýchlejšie ako dnešné zariadenia.
V uplynulých rokoch sa vedcom podarilo nájsť spôsob ako využiť laserové pulzy trvajúce len niekoľko femtosekúnd na to, aby vytvorili krátkotrvajúce elektrické prúdy. Dokážu to pomocou osvietenia grafénových drôtov prepájajúcich dva zlaté objekty. Krátky laserový pulz dá elektróny v graféne do pohybu, čím vytvorí elektrický prúd. Prúd následne môžu meniť tým, že zmenia fázu laseru.
Budúcnosť výpočtovej techniky
V systéme, kde grafén prepája dve zlaté telesá vedci postrehli možnosť vytvorenia dvoch typov častíc nesúcich náboj. Prvým sú reálne nosiče náboja a druhým sú virtuálne nosiče náboja. Rozdiel medzi nimi je ten, že reálne nosiče náboja ostanú v pohybe aj potom, ako je laser vypnutý. Virtuálne nosiče náboja sú elektróny, ktoré ostávajú v pohybe len počas toho, ako je laser zapnutý. Keďže je ale grafén pripojený k zlatu, tento kov dokáže absorbovať ako reálne, tak aj virtuálne nosiče náboja.
Neprehliadnite
Tím vedcov si zároveň všimol, že zmenou fázy lasera dokážu vytvoriť elektrický prúd, kde hrajú rolu buď reálne alebo len virtuálne nosiče. Vedci teda počas výskumu dokázali vytvoriť dva typy prúdu a zároveň objavili spôsob, ako ich nezávisle kontrolovať.
Na základe týchto poznatkov dokázali po prvýkrát v histórii demonštrovať logické hradlá, ktoré pracujú v škále femtosekúnd. Logické hradlá sú, ako bolo vyššie spomínané, základnými stavebnými kameňmi výpočtovej techniky. Ich úlohou je rozhodnúť ako je informácia vo forme bitov (pozn. redakcie: núl, alebo jednotiek) spracovaná.
V experimente vedci použili dva synchronizované laserové pulzy, ktoré na základe svojej fázy produkovali prúd buď reálnych alebo virtuálnych nosičov náboja. Tento systém zaručí, že sa prúd môže buď navzájom zrušiť alebo nie. Následne priradia elektrickému signálu buď hodnotu 0 alebo 1. Týmto procesom dokázali vedci vytvoriť mimoriadne rýchle logické hradlo.
Hoci je tento experiment dôkazom toho, že je v našich silách potlačiť limity výpočtovej techniky, podľa vedcov ešte potrvá dlhú dobu, kým bude táto metóda uplatnená v počítačových čipoch.
Komentáre