laser ordenagailuak
1 GHz-ko erloju-maiztasuna prozesadoreetan mila milioi eragiketa da segundoko. Asko, baina gaur egun batez besteko kontsumitzailearentzat eskuragarri dauden eredu onenak hainbat aldiz gehiago lortzen ari dira dagoeneko. Eta bizkortzen bada... milioi bat aldiz?
Horixe agintzen du informatika teknologia berriak, laser-argiaren pultsuak erabiliz "1" eta "0" egoeren artean aldatzeko. Hau kalkulu sinple batetik dator kuatrilioi aldiz segundoko.
2018an egindako eta Nature aldizkarian deskribatutako esperimentuetan, ikertzaileek pultsatuko laser izpi infragorriak jaurti zituzten wolframio eta seleniozko abaraska-matrizei (1). Honek zero eta bat egoera silizio txip konbinatuan aldatzea eragin zuen, ohiko ordenagailu prozesadore batean bezala, milioi bat aldiz azkarrago.
Nola gertatu zen? Zientzialariek grafikoki deskribatzen dute, metalezko abarasketako elektroiek "arraro" jokatzen dutela (nahiz eta ez hainbeste). Hunkituta, partikula hauek egoera kuantiko ezberdinen artean jauzi egiten dute, esperimentatzaileek izendatuta "sasi-biraka».
Ikertzaileek molekulen inguruan eraikitako zintekin konparatzen dute. Pista horiei "harana" deitzen diete eta biraka-egoera horien manipulazioa honela deskribatzen dute.valleytronics » (S).
Elektroiak laser pultsuen bidez kitzikatzen dira. Pultsu infragorrien polaritatearen arabera, sare metalikoaren atomoen inguruko bi "haran" posibleetako bat "okupatzen" dute. Bi egoera hauek berehala iradokitzen dute fenomenoa zero-bat ordenagailu-logikan erabiltzea.
Elektroien jauziak oso azkarrak dira, femtosegundoko zikloetan. Eta hemen datza laser bidez gidatutako sistemen abiadura izugarriaren sekretua.
Horrez gain, zientzialariek diotenez, eragin fisikoak direla eta, sistema horiek nolabait bi egoeratan daude aldi berean (gainjartzea), eta horrek aukerak sortzen ditu Hau guztia urtean gertatzen dela azpimarratzen dute ikertzaileek giro-tenperaturadauden ordenagailu kuantiko gehienek, berriz, qubit-sistemak zero absolututik hurbil dauden tenperaturetara hoztea eskatzen dute.
"Epe luzera, argi uhin baten oszilazio bakarra baino azkarrago eragiketak egiten dituzten gailu kuantikoak sortzeko aukera erreala ikusten dugu", esan du ikertzaileak ohar batean. Rupert Huber, Alemaniako Regensburgeko Unibertsitateko fisikako irakaslea.
Hala ere, zientzialariek ez dute oraindik benetako eragiketa kuantikorik egin modu honetan, beraz, giro-tenperaturan funtzionatzen duen ordenagailu kuantiko baten ideia teoriko hutsa izaten jarraitzen du. Gauza bera gertatzen da sistema honen konputazio-potentzia normalarekin. Oszilazioen lana bakarrik frogatu zen eta ez zen benetako konputazio-eragiketarik egin.
Lehen deskribatutakoen antzeko esperimentuak egin dira dagoeneko. 2017an, ikerketaren deskribapena argitaratu zen Nature Photonics aldizkarian, besteak beste, AEBko Michiganeko Unibertsitatean. Bertan, 100 femtosegundo irauten zuten laser-argiaren pultsuak kristal erdieroale batetik igaro ziren, elektroien egoera kontrolatuz. Oro har, materialaren egituran gertatzen diren fenomenoak lehenago deskribatutakoen antzekoak ziren. Hauek dira ondorio kuantikoak.
Txirbil arinak eta perovskitak
Egin"laser kuantikoko ordenagailuak » ezberdin tratatzen da. Joan den urrian, AEB-Japonia-Australiako ikerketa talde batek sistema informatiko arin bat frogatu zuen. Qubiten ordez, ikuspegi berriak laser izpien eta pertsonalizatutako kristalen egoera fisikoa erabiltzen du izpiak "argi konprimitua" izeneko argi mota berezi batean bihurtzeko.
Klusterren egoerak konputazio kuantikoaren potentziala frogatu dezan, laserra modu jakin batean neurtu behar da, eta hori ispilu, izpi-igorle eta zuntz optikoen sare kuantiko korapilatsua erabiliz lortzen da (2). Ikuspegi hau eskala txikian aurkezten da, eta horrek ez du nahikoa abiadura konputazionala ematen. Hala ere, zientzialariek diote eredua eskalagarria dela, eta egitura handiagoek azkenean abantaila kuantiko bat lor dezaketela erabilitako eredu kuantiko eta bitarekiko.
2. Laser izpiak ispilu sare nahasi batetik igarotzen dira
"Gaur egungo prozesadore kuantikoak ikusgarriak diren arren, ez dago argi oso tamaina handietara eskala daitezkeen ala ez", adierazi du Science Today. Nicolas Menicucci, Melbourneko (Australia) RMIT Unibertsitateko Konputazio Kuantikoa eta Komunikazio Teknologia Zentroko (CQC2T) ikertzaile laguntzailea. "Gure ikuspegia txiparen barnean dagoen muturreko eskalagarritasunarekin hasten da hasieratik, prozesadorea, kluster egoera izenekoa, argiz egina baita".
Sistema fotoniko ultraazkarretarako laser mota berriak ere behar dira (ikusi ere:). Ekialde Urruneko Unibertsitate Federaleko (FEFU) zientzialariek —ITMO Unibertsitateko Errusiako lankideekin batera, baita Dallaseko Texasko Unibertsitateko eta Australiako Unibertsitate Nazionaleko zientzialariekin batera— 2019ko martxoan ACS Nano aldizkarian jakinarazi zuten bat garatu zutela. ekoizteko modu eraginkor, azkar eta merkea perovskita laserrak. Beste moten aldean duten abantaila da egonkorrago funtzionatzen dutela, eta horrek garrantzi handia du txip optikoentzat.
"Gure halogenuroak laser inprimatzeko teknologiak perovskita laser ugari ekoizteko modu sinple, ekonomiko eta oso kontrolatua eskaintzen du. Garrantzitsua da laser inprimaketa prozesuan geometria optimizatzeak lehen aldiz modu bakarreko perovskita mikrolaser egonkorrak lortzea ahalbidetzen duela (3). Horrelako laserrak itxaropentsuak dira hainbat gailu optoelektroniko eta nanofotonikoren garapenean, sentsore, etab.», azaldu du Aleksey Zhishchenko FEFU zentroko ikertzaileak argitalpenean.
3. Perovskita laser izpiak
Jakina, ez ditugu ordenagailu pertsonalak "laser gainean ibiltzen" ikusiko laster. Orain arte, goian deskribatutako esperimentuak kontzeptuaren frogak dira, ezta informatika sistemen prototipoak ere.
Hala ere, argi eta laser izpiek eskaintzen dituzten abiadurak tentagarriegiak dira ikertzaileentzat, eta gero ingeniarientzat, bide horri uko egiteko.
