Kako bi lahko 2D materiali vodili do hitrejših računalnikov

Nedavni napredek v fiziki bi lahko pomenil bistveno hitrejše računalnike, ki bi vodili v revolucijo v vsem, od odkrivanja zdravil do razumevanja učinkov podnebnih sprememb, pravijo strokovnjaki.

Znanstveniki so odkrili in preslikali elektronske vrtljaje v novi vrsti tranzistorja. Ta raziskava lahko vodi do hitrejših računalnikov, ki izkoriščajo naravni magnetizem elektronov namesto le njihovega naboja. Odkritje bi lahko bilo del prihajajoče revolucije na področju, ki vključuje kvantne računalnike.

»Kvantni računalniki obdelujejo informacije na bistveno drugačen način kot klasični računalniki, ki to omogočajo za reševanje problemov, ki so praktično nerešljivi z današnjimi klasičnimi računalniki," John Levy, soustanovitelj in izvršni direktor podjetja the

podjetje za kvantno računalništvo Seeqc, je dejal v intervjuju po elektronski pošti.

"Na primer, v eksperimentu, ki sta ga izvedla Google in NASA, so bili ustvarjeni rezultati določene kvantne aplikacije v majhnem številu minut v primerjavi z ocenjenimi 10.000 leti bi potreboval najmočnejši superračunalnik v svet."

Dvodimenzionalni materiali

V nedavnem odkritju so znanstveniki raziskali novo področje, imenovano spintronika, ki uporablja vrtenje elektronov za izvajanje izračunov. Trenutna elektronika za izračune uporablja naboj elektrona. Toda spremljanje vrtenja elektronov se je izkazalo za težavno.

Ekipa, ki jo vodi Oddelek za znanost o materialih pri Univerza v Tsukubi trdi, da je uporabil elektronsko spinsko resonanco (ESR) za spremljanje števila in lokacije neparnih vrtljajev, ki se premikajo skozi tranzistor z molibdenovim disulfidom. ESR uporablja isti fizikalni princip kot naprave MRI, ki ustvarjajo medicinske slike.

Za merjenje tranzistorja je bilo treba napravo ohladiti na samo 4 stopinje nad absolutno ničlo. "Signali ESR so bili izmerjeni sočasno z odvodnimi in vratnimi tokovi," je dejal profesor Kazuhiro Marumoto, soavtor študije. sporočilo za javnost.

Uporabljena je bila spojina, imenovana molibdenov disulfid, ker njeni atomi tvorijo skoraj ravno dvodimenzionalno (2D) strukturo. "Teoretični izračuni so dodatno odkrili izvor vrtljajev," je v sporočilu za javnost dejala profesorica Małgorzata Wierzbowska, druga soavtorica.

Napredek kvantnega računalništva

Kvantno računalništvo je še eno področje računalništva, ki hitro napreduje. Honeywell nedavno objavljeno da je postavil nov rekord za kvantni volumen, merilo splošne uspešnosti.

"Ta visoka zmogljivost v kombinaciji z merjenjem vmesnega tokokroga z nizko napako zagotavlja edinstvene zmogljivosti, s katerimi lahko razvijalci kvantnih algoritmov uvajajo inovacije," so v sporočilu zapisali v podjetju.

Medtem ko se klasični računalniki zanašajo na binarne bite (enice ali ničle), kvantni računalniki obdelujejo informacije prek kubitov, ki zaradi kvantne mehanike lahko obstaja kot ena ali nič ali oboje hkrati - eksponentno naraščajoča procesorska moč, Levy rekel.

Kvantni računalniki lahko poganjajo vrsto pomembnih znanstvenih in poslovnih problemskih aplikacij, ki so se prej zdele nemogoče, je dejal Levy. Običajne mere hitrosti, kot je megahertz, ne veljajo za kvantno računalništvo.

Pomemben del kvantnih računalnikov ni hitrost na način, kot si mislimo o hitrosti pri tradicionalnih računalnikih. "Pravzaprav te naprave pogosto delujejo pri veliko višjih hitrostih kot kvantni računalniki," je dejal Levy.

"Bistvo je, da lahko kvantni računalniki poganjajo vrsto pomembnih aplikacij za znanstvene in poslovne probleme, ki so se prej zdele nemogoče."

Če bodo kvantni računalniki kdaj postali praktični, je načinov, kako bi lahko tehnologija vplivala na življenja posameznikov z raziskavami in odkritji, neskončno, je dejal Levy.

"Predstavljajte si, da zgradite kvantno računalniško aplikacijo, ki zadostuje za simulacijo varnosti in učinkovitosti kliničnih preskušanj zdravil – ne da bi jih kdaj preizkusili na resnični osebi," je dejal.

"Ali celo kvantno računalniško aplikacijo, ki lahko simulira celotne modele ekosistemov, kar nam pomaga pri boljšem upravljanju in boju proti posledicam podnebnih sprememb."

Kvantni računalniki v zgodnji fazi že obstajajo, vendar se raziskovalci trudijo najti njihovo praktično uporabo. Levy je dejal, da namerava Seeqc v treh letih dostaviti "kvantno arhitekturo, ki je zgrajena okoli problemov v resničnem svetu in ima možnost prilagajanja velikosti za potrebe podjetij."

Kvantni računalniki povprečnemu uporabniku še leta ne bodo na voljo, je dejal Levy. "Toda poslovne aplikacije za tehnologijo so že očitne podatkovno intenzivne industrije, kot so farmacevtski razvoj, optimizacija logistike in kvantna kemije,« je dodal.