computer laser

A freccia di u clock di 1 GHz in processori hè un miliardo di operazioni per seconda. Assai, ma i migliori mudelli attualmente dispunibuli per u cunsumadore mediu sò digià ottene parechje volte di più. E s'ellu accelera... un milione di volte?

Hè ciò chì prumetti a nova tecnulugia di l'informatica, utilizendu impulsi di luce laser per cambià trà i stati "1" è "0". Questu segue da un calculu simplice quadrillion times per second.

In esperimenti realizati in u 2018 è descritti in a rivista Nature, i circadori anu sparatu raggi laser infrarossi pulsati à matrici di nidi di tungstenu è seleniu (1). Questu hà causatu u statu di zero è unu per cambià in u chip di siliciu cumminatu, cum'è in un processore di computer convenzionale, solu un milione di volte più veloce.

Cumu hè accadutu ? I scientisti u descrizanu gràficamente, dimustrendu chì l'elettroni in i favi metallici si cumportanu "stranu" (ma micca tantu). Eccitati, queste particelle saltannu trà diversi stati quantistici, chjamati da sperimentatori "pseudo-spinning ».

I circadori paragunanu questu à i treadmills custruiti intornu à e molécule. Chjamanu sti tracce "valli" è descrizanu a manipulazione di sti stati spinning cum'è "valleytronics » (S).

L'elettroni sò eccitati da impulsi laser. Sicondu a polarità di i pulsati infrared, "occupanu" unu di dui pussibuli "valdi" intornu à l'atomi di u lattice metallicu. Questi dui stati suggerenu immediatamente l'usu di u fenomenu in a logica di l'informatica zero-one.

I salti di l'elettroni sò estremamente veloci, in ciculi femtosecondi. È quì si trova u sicretu di a velocità incredibile di i sistemi guidati da laser.

Inoltre, i scientisti sustenenu chì per via di influenze fisiche, sti sistemi sò in un certu sensu in i dui stati à u stessu tempu (sovrapposizione), chì crea opportunità per I circadori sottolineanu chì tuttu questu succede in a temperatura di l'ambientimentri a maiò parte di l'urdinatori quantistici esistenti necessitanu sistemi di qubits per esse rinfriscati à temperature vicinu à u zero assolutu.

"À longu andà, vedemu una pussibilità reale di creà dispositi quantistici chì facenu operazioni più veloce di una sola oscillazione di una onda luminosa", hà dettu u ricercatore in una dichjarazione. Rupert Huber, prufissore di fisica à l'Università di Regensburg, Germania.

Tuttavia, i scientisti ùn anu ancu realizatu alcuna operazione quantistica reale in questu modu, cusì l'idea di un computer quantisticu chì opera à a temperatura di l'ambienti resta puramente teorica. U stessu hè applicà à a putenza di computing nurmale di stu sistema. Solu u travagliu di l'oscillazioni hè statu dimustratu è nisuna operazione di calculu reale hè stata realizata.

Esperimenti simili à quelli descritti sopra sò digià stati realizati. In 2017, una descrizzione di u studiu hè stata publicata in Nature Photonics, cumpresu à l'Università di Michigan in i Stati Uniti. Quì, impulsi di luce laser chì duranu 100 femtosecondi sò stati passati per un cristallu semiconductor, cuntrullendu u statu di l'elettroni. Comu regula, i fenomeni chì si trovanu in a struttura di u materiale eranu simili à quelli discritti prima. Quessi sò e cunsequenze quantum.

Chips di luce è perovskiti

fà "computer laser quantistici » hè trattatu di manera diversa. L'ottobre scorsu, una squadra di ricerca US-Giapponese-Australiana hà dimustratu un sistema di computer ligeru. Invece di qubits, u novu approcciu usa u statu fisicu di i raghji laser è i cristalli persunalizati per cunvertisce i raghji in un tipu speciale di luce chjamatu "luce cumpressa".

Per u statu di u cluster per dimustrà u putenziale di l'informatica quantistica, u laser deve esse misuratu in un certu modu, è questu hè ottenutu cù una reta di specchi, emettitori di fasciu è fibre ottiche (2). Stu approcciu hè presentatu à una scala chjuca, chì ùn furnisce micca una velocità di calculu abbastanza alta. In ogni casu, i scientisti dicenu chì u mudellu hè scalabile, è strutture più grande puderanu eventualmente ottene un vantaghju quantum nantu à i mudelli quantum è binari utilizati.

2. Fasci laser chì passanu per una reta tangled di specchi

"Mentre i prucessori quantistici attuali sò impressiunanti, ùn hè micca chjaru s'ellu ponu esse scalati à dimensioni assai grande", nota Science Today. Nicolas Menicucci, un ricercatore chì cuntribuisce à u Centru per l'informatica quantistica è a tecnulugia di cumunicazione (CQC2T) in l'Università RMIT di Melbourne, Australia. "U nostru approcciu principia cù una scalabilità estrema integrata in u chip da u principiu perchè u processatore, chjamatu statu di cluster, hè fattu di luce".

I novi tipi di laser sò ancu necessarii per i sistemi fotonici ultrarapidi (vede ancu:). I scientisti di l'Università Federale Far Eastern (FEFU) - inseme cù i culleghi russi di l'Università ITMO, è ancu i scientisti di l'Università di Texas à Dallas è l'Università Naziunale Australiana - anu signalatu in marzu 2019 in a rivista ACS Nano chì avianu sviluppatu un modu efficiente, veloce è economicu di pruduce laser perovskite. U so vantaghju nantu à l'altri tipi hè chì u travagliu più stabile, chì hè di grande impurtanza per chips otticu.

"A nostra tecnulugia di stampa laser alogenuri furnisce un modu simplice, ecunomicu è altamente cuntrullatu per pruduce in massa una varietà di laser perovskite. Hè impurtante di nutà chì l'ottimisazione di geometria in u prucessu di stampa laser permette per a prima volta di ottene microlasers perovskite monomode stabile (3). Tali lasers sò promettenti in u sviluppu di diversi dispositi optoelettronici è nanofotonici, sensori, etc. ", spiegò Aleksey Zhishchenko, un investigatore in u centru FEFU, in a publicazione.

3. fasci laser perovskite

Di sicuru, ùn vedemu micca prestu l'urdinatori persunali "camminendu nantu à i laser". Mentre l'esperimenti descritti sopra sò prove di cuncettu, mancu prototipi di sistemi informatici.

Tuttavia, i vitezza pruposti da i raggi di luce è laser sò troppu tentatori per i circadori, è dopu l'ingegneri, per ricusà sta strada.