Ako môžu 2D materiály viesť k rýchlejším počítačom
Kľúčové informácie
- Vedci tvrdia, že použitie dvojrozmerných materiálov by mohlo viesť k rýchlejším počítačom.
- Objav by mohol byť súčasťou nadchádzajúcej revolúcie v oblasti, ktorá zahŕňa kvantové počítače.
- Spoločnosť Honeywell nedávno oznámila, že stanovila nový rekord pre kvantový objem, meradlo celkového výkonu.
Nedávne pokroky vo fyzike by mohli znamenať výrazne rýchlejšie počítače vedúce k revolúcii vo všetkom, od objavovania liekov po pochopenie účinkov zmeny klímy, hovoria odborníci.
Vedci zistili a zmapovali elektronické spiny v novom type tranzistora. Tento výskum môže viesť k rýchlejším počítačom, ktoré využívajú prirodzený magnetizmus elektrónov namiesto ich náboja. Objav by mohol byť súčasťou nadchádzajúcej revolúcie v oblasti, ktorá zahŕňa kvantové počítače.
„Kvantové počítače spracúvajú informácie zásadne iným spôsobom ako klasické počítače, čo im to umožňuje vyriešiť problémy, ktoré sú s dnešnými klasickými počítačmi prakticky neriešiteľné,“ John Levy, spoluzakladateľ a generálny riaditeľ spoločnosti na
„Napríklad v experimente vykonanom spoločnosťou Google a NASA boli vygenerované výsledky zo špecifickej kvantovej aplikácie za malý počet minút v porovnaní s odhadovanými 10 000 rokmi by potreboval najvýkonnejší superpočítač v svet."
Dvojrozmerné materiály
V nedávnom objave vedci skúmali novú oblasť nazývanú spintronika, ktorá využíva spin elektrónov na vykonávanie výpočtov. Súčasná elektronika používa elektrónový náboj na výpočty. Ale sledovanie rotácie elektrónov sa ukázalo ako ťažké.
Tím vedený divíziou materiálových vied na Univerzita Tsukuba tvrdí, že použil elektrónovú spinovú rezonanciu (ESR) na monitorovanie počtu a umiestnenia nepárových spinov pohybujúcich sa cez tranzistor s disulfidom molybdénu. ESR využíva rovnaký fyzikálny princíp ako prístroje MRI, ktoré vytvárajú lekárske snímky.
„Predstavte si, že vytvoríte kvantovú počítačovú aplikáciu dostatočnú na simuláciu bezpečnosti a účinnosti klinických skúšok liekov – bez toho, aby ste ich kedy testovali na skutočnej osobe.“
Na meranie tranzistora bolo potrebné zariadenie ochladiť len na 4 stupne nad absolútnou nulou. "Signály ESR boli merané súčasne s odtokovými a hradlovými prúdmi," povedal profesor Kazuhiro Marumoto, spoluautor štúdie. nové vydanie.
Použila sa zlúčenina nazývaná sulfid molybdénu, pretože jej atómy tvoria takmer plochú dvojrozmernú (2D) štruktúru. "Teoretické výpočty ďalej identifikovali pôvod spinov," uviedla v tlačovej správe profesorka Małgorzata Wierzbowska, ďalšia spoluautorka.
Pokroky v kvantovej výpočtovej technike
Kvantová výpočtová technika je ďalšou oblasťou výpočtovej techniky, ktorá rýchlo napreduje. Honeywell nedávno oznámil že vytvoril nový rekord pre kvantový objem, meradlo celkového výkonu.
"Tento vysoký výkon v kombinácii s meraním stredného obvodu s nízkou chybou poskytuje jedinečné možnosti, s ktorými môžu vývojári kvantových algoritmov inovovať," uviedla spoločnosť vo vyhlásení.
Zatiaľ čo klasické počítače sa spoliehajú na binárne bity (jednotky alebo nuly), kvantové počítače spracovávajú informácie prostredníctvom qubitov, ktoré kvantovej mechaniky, môže existovať buď ako jedna alebo nula alebo oboje súčasne – exponenciálne sa zvyšuje výpočtový výkon, Levy povedal.
Kvantové počítače dokážu spustiť celý rad významných vedeckých a obchodných problémových aplikácií, ktoré sa predtým považovali za nemožné, povedal Levy. Zvyčajné merania rýchlosti, ako je megahertz, sa nevzťahujú na kvantové výpočty.
Dôležitá časť o kvantových počítačoch nie je o rýchlosti tak, ako o rýchlosti uvažujeme s tradičnými počítačmi. "V skutočnosti tieto zariadenia často pracujú pri oveľa vyšších rýchlostiach ako kvantové počítače," povedal Levy.
"Ide o to, že kvantové počítače dokážu spustiť celý rad dôležitých vedeckých a obchodných problémových aplikácií, o ktorých sa predtým myslelo, že sú nemožné."
Ak sa kvantové počítače niekedy stanú praktickými, spôsoby, akými by táto technológia mohla ovplyvniť životy jednotlivcov prostredníctvom výskumu a objavov, sú nekonečné, povedal Levy.
„Predstavte si, že vytvoríte kvantovú počítačovú aplikáciu dostatočnú na simuláciu bezpečnosti a účinnosti klinických skúšok liekov – bez toho, aby ste ich kedy testovali na skutočnej osobe,“ povedal.
"Alebo dokonca kvantová počítačová aplikácia, ktorá dokáže simulovať celé modely ekosystémov, čo nám pomáha lepšie zvládať a bojovať proti účinkom zmeny klímy."
Kvantové počítače v ranom štádiu už existujú, ale výskumníci sa snažia nájsť pre ne praktické využitie. Levy povedal, že Seeqc plánuje do troch rokov dodať „kvantovú architektúru, ktorá je postavená na problémoch skutočného sveta a má schopnosť škálovať, aby vyhovovala potrebám podnikov“.
Kvantové počítače nebudú dostupné pre priemerného používateľa roky, povedal Levy. „Ale obchodné aplikácie pre túto technológiu sa už prejavujú v dátovo náročné odvetvia, ako je farmaceutický vývoj, optimalizácia logistiky a kvantum chémiu,“ dodal.