วัสดุ 2D สามารถนำไปสู่คอมพิวเตอร์ที่เร็วขึ้นได้อย่างไร
ประเด็นที่สำคัญ
- นักวิจัยกล่าวว่าการใช้วัสดุสองมิติอาจทำให้คอมพิวเตอร์เร็วขึ้นได้
- การค้นพบนี้อาจเป็นส่วนหนึ่งของการปฏิวัติที่กำลังจะมาถึงในสาขานี้ซึ่งรวมถึงคอมพิวเตอร์ควอนตัมด้วย
- เมื่อเร็วๆ นี้ Honeywell ประกาศว่าได้สร้างสถิติใหม่ในด้านปริมาณควอนตัม ซึ่งเป็นตัวชี้วัดประสิทธิภาพโดยรวม
ความก้าวหน้าทางฟิสิกส์ล่าสุดอาจหมายถึงคอมพิวเตอร์ที่เร็วขึ้นอย่างมาก ซึ่งนำไปสู่การปฏิวัติในทุกสิ่งตั้งแต่การค้นพบยาไปจนถึงการทำความเข้าใจผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ผู้เชี่ยวชาญกล่าว
นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจพบและทำแผนที่การหมุนแบบอิเล็กทรอนิกส์ในทรานซิสเตอร์ชนิดใหม่ งานวิจัยนี้อาจนำไปสู่คอมพิวเตอร์ที่เร็วขึ้นซึ่งใช้ประโยชน์จากสนามแม่เหล็กตามธรรมชาติของอิเล็กตรอน แทนที่จะใช้เพียงประจุเท่านั้น การค้นพบนี้อาจเป็นส่วนหนึ่งของการปฏิวัติที่กำลังจะมาถึงในสาขานี้ซึ่งรวมถึงคอมพิวเตอร์ควอนตัมด้วย
“คอมพิวเตอร์ควอนตัมประมวลผลข้อมูลในวิธีพื้นฐานที่แตกต่างจากคอมพิวเตอร์คลาสสิกซึ่งทำให้สามารถประมวลผลข้อมูลเหล่านั้นได้ เพื่อแก้ไขปัญหาที่แทบจะแก้ไขไม่ได้ด้วยคอมพิวเตอร์คลาสสิกในปัจจุบัน" จอห์น เลวี ผู้ร่วมก่อตั้งและซีอีโอของ ที่
"ตัวอย่างเช่น ในการทดลองที่ดำเนินการโดย Google และ NASA ผลลัพธ์จากการประยุกต์ใช้ควอนตัมที่เฉพาะเจาะจงได้ถูกสร้างขึ้น ภายในเวลาเพียงไม่กี่นาที เมื่อเทียบกับประมาณ 10,000 ปี ซูเปอร์คอมพิวเตอร์จะมีประสิทธิภาพมากที่สุดใน โลก."
วัสดุสองมิติ
ในการค้นพบเมื่อเร็วๆ นี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นคว้าพื้นที่ใหม่ที่เรียกว่าสปินทรอนิกส์ ซึ่งใช้การหมุนของอิเล็กตรอนในการคำนวณ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันใช้ประจุอิเล็กตรอนในการคำนวณ แต่การตรวจสอบการหมุนของอิเล็กตรอนนั้นเป็นเรื่องยาก
นำทีมโดย กองวัสดุศาสตร์ ณ มหาวิทยาลัยสึคุบะ อ้างว่าใช้อิเล็กตรอนสปินเรโซแนนซ์ (ESR) เพื่อตรวจสอบจำนวนและตำแหน่งของการหมุนที่ไม่ได้จับคู่ซึ่งเคลื่อนที่ผ่านทรานซิสเตอร์โมลิบดีนัมไดซัลไฟด์ ESR ใช้หลักการทางกายภาพเดียวกันกับเครื่อง MRI ที่สร้างภาพทางการแพทย์
“ลองจินตนาการถึงการสร้างแอปพลิเคชันคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เพียงพอที่จะจำลองความปลอดภัยและประสิทธิภาพของการทดลองยาทางคลินิกโดยไม่ต้องทดสอบกับบุคคลจริงเลย”
ในการวัดทรานซิสเตอร์ อุปกรณ์จะต้องเย็นลงเหลือเพียง 4 องศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์ “สัญญาณ ESR ถูกวัดพร้อมกันกับกระแสท่อระบายน้ำและเกต” ศาสตราจารย์คาซูฮิโระ มารุโมโตะ ผู้ร่วมเขียนการศึกษากล่าวในรายงาน ข่าวประชาสัมพันธ์.
สารประกอบที่เรียกว่าโมลิบดีนัมไดซัลไฟด์ถูกใช้เนื่องจากอะตอมของมันมีโครงสร้างเกือบสองมิติ (2D) ที่เกือบแบน “การคำนวณทางทฤษฎียังระบุถึงต้นกำเนิดของการหมุนเพิ่มเติม” ศาสตราจารย์ Małgorzata Wierzbowska ผู้ร่วมเขียนอีกคนกล่าวในข่าวประชาสัมพันธ์
ความก้าวหน้าในคอมพิวเตอร์ควอนตัม
คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นอีกสาขาหนึ่งของคอมพิวเตอร์ที่กำลังก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว ฮันนี่เวลล์ เพิ่งประกาศ ได้สร้างสถิติใหม่ด้านปริมาณควอนตัม ซึ่งเป็นตัวชี้วัดประสิทธิภาพโดยรวม
“ประสิทธิภาพสูงนี้ เมื่อรวมกับการวัดค่ากลางวงจรที่มีข้อผิดพลาดต่ำ มอบความสามารถพิเศษที่นักพัฒนาอัลกอริธึมควอนตัมสามารถสร้างสรรค์สิ่งใหม่ๆ ได้” บริษัทกล่าวในข่าวประชาสัมพันธ์
แม้ว่าคอมพิวเตอร์คลาสสิกจะใช้บิตไบนารี่ (หนึ่งหรือศูนย์) แต่คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะประมวลผลข้อมูลผ่านคิวบิต ซึ่งเพราะว่า ของกลศาสตร์ควอนตัม สามารถมีได้เป็นหนึ่งหรือศูนย์หรือทั้งสองอย่างในเวลาเดียวกัน—เพิ่มพลังการประมวลผลแบบทวีคูณ, Levy พูดว่า.
คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถเรียกใช้แอปพลิเคชันปัญหาทางวิทยาศาสตร์และธุรกิจที่สำคัญซึ่งก่อนหน้านี้คิดว่าเป็นไปไม่ได้ Levy กล่าว การวัดความเร็วตามปกติ เช่น เมกะเฮิรตซ์ ใช้ไม่ได้กับการคำนวณควอนตัม
ส่วนสำคัญเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมไม่ได้เกี่ยวกับความเร็วในแบบที่เราคิดเกี่ยวกับความเร็วของคอมพิวเตอร์แบบเดิม “ในความเป็นจริง อุปกรณ์เหล่านั้นมักจะทำงานด้วยความเร็วสูงกว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมมาก” เลวีกล่าว
“ประเด็นก็คือคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถเรียกใช้แอปพลิเคชันปัญหาทางวิทยาศาสตร์และธุรกิจที่สำคัญซึ่งก่อนหน้านี้คิดว่าเป็นไปไม่ได้”
หากคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถใช้งานได้จริง วิธีที่เทคโนโลยีอาจส่งผลกระทบต่อชีวิตของบุคคลผ่านการวิจัยและการค้นพบนั้นไม่มีที่สิ้นสุด Levy กล่าว
“ลองจินตนาการถึงการสร้างแอปพลิเคชันคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เพียงพอที่จะจำลองความปลอดภัยและประสิทธิภาพของการทดลองยาทางคลินิกโดยไม่ต้องทดสอบกับบุคคลจริงเลย” เขากล่าว
“หรือแม้แต่แอปพลิเคชันคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถจำลองแบบจำลองระบบนิเวศทั้งหมดได้ ช่วยให้เราจัดการและต่อสู้กับผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้ดีขึ้น”
คอมพิวเตอร์ควอนตัมในระยะเริ่มแรกมีอยู่แล้ว แต่นักวิจัยกำลังดิ้นรนเพื่อค้นหาการใช้งานจริงสำหรับพวกเขา Levy กล่าวว่า Seeqc วางแผนที่จะส่งมอบ "สถาปัตยกรรมควอนตัมที่สร้างขึ้นภายในสามปีซึ่งสร้างขึ้นจากปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริงและมีความสามารถในการปรับขนาดเพื่อตอบสนองความต้องการของธุรกิจ"
คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะไม่สามารถใช้งานได้สำหรับผู้ใช้ทั่วไปเป็นเวลาหลายปี Levy กล่าว “แต่แอพพลิเคชั่นทางธุรกิจสำหรับเทคโนโลยีนั้นกำลังปรากฏให้เห็นอยู่แล้วค่ะ อุตสาหกรรมที่ต้องใช้ข้อมูลจำนวนมาก เช่น การพัฒนาเภสัชภัณฑ์ การเพิ่มประสิทธิภาพด้านลอจิสติกส์ และควอนตัม เคมี” เขากล่าวเสริม