Υπέρυθρες ακτίνες laser μπορούν να κάνουν τους υπολογιστές εκατομμύρια φορές πιο γρήγορους

21:19 15/5/2018 - Πηγή: TechBlog

Techblog.gr

Νέα τεχνική που χρησιμοποιεί παλμικές εκπομπές υπέρυθρων ακτίνων laser για την κατασκευή prototype μοντέλο υπολογιστή, μπορεί να εναλλάξει τη δυαδική πληροφορία 1 και 0 μέχρι και ένα τετράκις εκατομμύριο φορές το δευτερόλεπτο, δηλαδή ένα εκατομμύριο φορές πιο γρήγορα από αυτή που υπάρχει στους τωρινούς ηλεκτρονικούς υπολογιστές.

Οι σημερινοί υπολογιστές, από την απλή αριθμομηχανή μέχρι τα laptop και τα smartphone, λειτουργούν βασισμένα στις εναλλαγές

και συνδυασμούς 1 και 0. Κάθε τι που κάνουμε στον υπολογιστή μας, από απλές μαθηματικές πράξεις μέχρι την αναπαραγωγή video games, όλα εξαρτώνται από τα 1 και 0 και yes-no διαδικασίες. Ένας τυπικός υπολογιστής στις μέρες μας μπορεί να χρησιμοποιήσει bits πυριτίου για να εκτελέσει λίγο πολύ ένα δισεκατομμύριο εντολές ανα δευτερόλεπτο.

Στο πείραμα που έγινε, ερευνητές εξέπεμψαν παλμικά υπέρυθρες ακτίνες laser μέσα σε πλέγματα (φτιαγμένα σε σχήμα κηρήθρας) από βολφράμιο και σελήνιο, επιτρέποντας στο chip από πυρίτιο να εκτελέσει εναλαγές 1 και 0 όπως κάνουν οι τωρινοί επεξεργαστές ηλεκτρονικών υπολογιστών, με τη διαφορά ότι η διαδικασία αυτή να γίνεται ένα εκατομμύριο φορές πιο γρήγορα, όπως καταγράφηκε στη σχετική μελέτη.

Θα πρέπει να σημειώσουμε πως υπάρχει ένα trick σχετικά με το πως συμπεριφέρονται τα ηλεκτρόνια μέσα σε αυτό το πλέγμα. Στα περισσότερα μόρια, τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε τροχιές γύρω από αυτά και μπορούν να “πηδούν” σε διαφορετικές κβαντικές καταστάσεις, τις λεγόμενες “ψευδοπεριστροφές”, όταν βρίσκονται σε υπερδιέγερση. Όταν βρίσκονται σε φυσιολογική κατάσταση, τα ηλεκτρόνια απλά περιφέρονται ενώ όταν τα διεγείρουμε με τη χρήση δέσμης φωτός, αυτά θα “κάψουν” ενέργεια στα εξωτερικά tracks.

Τα πλέγματα από βολφράμιο και σελήνιο διαθέτουν δύο tracks (διαδρομές) γύρω τους για να υποδέχονται τα “διεγειρμένα” ηλεκτρόνια. Όταν το πλέγμα δεχθεί υπέρυθρη ακτινοβολία από μια κατεύθυνση, το ηλεκτρόνιο θα μεταπηδήσει στο πρώτο track, και όταν δεχθεί υπέρυθρη ακτινοβολία από μια δεύτερη κατεύθυνση τότε το ηλεκτρόνιο θα μεταπηδήσει στο δεύτερο track. Ένας ηλεκτρονικός υπολογιστής θα μπορούσε να θεωρήσει τα tracks αυτά σαν 1 και 0, και όταν το ηλεκτρόνιο βρίσκεται στο track 1 τότε το δέχεται σαν 1, και όταν βρίσκεται στο track 0 τότε το υπολογίζει σαν 0.

Σημαντικό είναι το γεγονός πως αυτά τα tracks είναι πολύ κοντά μεταξύ τους και όταν τα ηλεκτρόνια αλλάζουν tracks, δε χρειάζεται να “τρέξουν” σε αυτά για μεγάλο χρονικό διάστημα έτσι ώστε να χάσουν ενέργεια. Έτσι τα ηλεκτρόνια δε μένουν σε κάθε track για μεγάλο χρονικό διάστημα αλλά όταν βρίσκονται σε ένα track, θα δεχθούν τόσες παλμικές δέσμες υπέρυθρης ακτινοβολίας προτού βρεθούν σε κατάσταση ηρεμίας. Έτσι, αυτή η εναλλαγή παλμικών υπέρυθρων ακτίνων laser είναι η αντίστοιχη με τις εναλλαγές 1-0-0-1-0-1-1-0-0-0-1, με τη διαφορά ότι στο πείραμα έγιναν σε απίστευτα υψηλές ταχύτητες, μακριά από αυτές που έχουμε με τους τωρινούς ηλεκτρονικούς υπολογιστές.

Το πείραμα αυτό έδειξε πως θα μπορούσε να ανοίξει η “πόρτα” στην ανάπτυξη ηλεκτρονικών υπολογιστών, ακόμα και στην ανάπτυξη της κβαντικής πληροφορικής, σε ταχύτητες πολύ πιο γρήγορες με ό,τι έχουμε συνηθίσει μέχρι σήμερα.