लेसर संगणक
प्रोसेसरमध्ये 1 GHz ची घड्याळ वारंवारता प्रति सेकंद एक अब्ज ऑपरेशन्स आहे. बरेच काही, परंतु सध्या सरासरी ग्राहकांसाठी उपलब्ध असलेली सर्वोत्कृष्ट मॉडेल्स आधीच कित्येक पटीने अधिक साध्य करत आहेत. जर त्याचा वेग... दशलक्ष पटीने वाढला तर?
"1" आणि "0" राज्यांमध्ये स्विच करण्यासाठी लेसर प्रकाशाच्या डाळींचा वापर करून नवीन संगणकीय तंत्रज्ञान हेच वचन देते. हे एका साध्या गणनेतून पुढे येते प्रति सेकंद चतुर्भुज वेळा.
2018 मध्ये केलेल्या प्रयोगांमध्ये आणि नेचर जर्नलमध्ये वर्णन केलेले, संशोधकांनी टंगस्टन आणि सेलेनियम (1) च्या हनीकॉम्ब अॅरेवर स्पंदित इन्फ्रारेड लेसर बीम सोडले. यामुळे एकत्रित सिलिकॉन चिपमध्ये शून्य आणि एकची स्थिती बदलली, जसे की पारंपरिक संगणक प्रोसेसरमध्ये, केवळ दशलक्ष पट वेगाने.
हे कसे घडले? शास्त्रज्ञ त्याचे वर्णन ग्राफिक पद्धतीने करतात, हे दर्शविते की धातूच्या हनीकॉम्बमधील इलेक्ट्रॉन "विचित्रपणे" वागतात (जरी जास्त नाही). उत्तेजित, हे कण वेगवेगळ्या क्वांटम स्थितींमध्ये उडी मारतात, ज्यांना प्रयोगकर्त्यांनी नाव दिले आहे "स्यूडो-स्पिनिंग ».
संशोधकांनी याची तुलना रेणूभोवती बांधलेल्या ट्रेडमिलशी केली आहे. ते या ट्रॅकला "व्हॅली" म्हणतात आणि या फिरत्या राज्यांच्या हाताळणीचे वर्णन करतात "व्हॅलीट्रॉनिक्स » (एस).
लेसर डाळींमुळे इलेक्ट्रॉन्स उत्तेजित होतात. इन्फ्रारेड डाळींच्या ध्रुवीयतेवर अवलंबून, ते धातूच्या जाळीच्या अणूंभोवती दोन संभाव्य "व्हॅली" पैकी एक "व्याप्त" करतात. ही दोन अवस्था झीरो-वन कॉम्प्युटर लॉजिकमध्ये इंद्रियगोचर वापरण्याची सूचना लगेच करतात.
फेमटोसेकंद सायकलमध्ये इलेक्ट्रॉन जंप अत्यंत वेगवान असतात. आणि लेसर-मार्गदर्शित प्रणालींच्या अविश्वसनीय गतीचे रहस्य येथे आहे.
याव्यतिरिक्त, शास्त्रज्ञांचा असा युक्तिवाद आहे की भौतिक प्रभावांमुळे, या प्रणाली काही अर्थाने दोन्ही राज्यांमध्ये एकाच वेळी आहेत (सुपरपोझिशन), जे साठी संधी निर्माण करते हे सर्व मध्ये घडते यावर संशोधकांनी भर दिला आहे खोलीचे तापमानबहुतेक विद्यमान क्वांटम संगणकांना निरपेक्ष शून्याच्या जवळच्या तापमानापर्यंत क्यूबिट्सच्या प्रणालीची आवश्यकता असते.
"दीर्घकाळात, आम्हाला क्वांटम उपकरणे तयार करण्याची वास्तविक शक्यता दिसते जी प्रकाश लहरीच्या एकाच दोलनापेक्षा वेगाने कार्य करतात," संशोधकाने एका निवेदनात म्हटले आहे. रुपर्ट ह्युबर, जर्मनीच्या रेजेन्सबर्ग विद्यापीठातील भौतिकशास्त्राचे प्राध्यापक.
तथापि, शास्त्रज्ञांनी अद्याप अशा प्रकारे कोणतेही वास्तविक क्वांटम ऑपरेशन केलेले नाहीत, म्हणून खोलीच्या तापमानावर क्वांटम संगणक कार्य करण्याची कल्पना पूर्णपणे सैद्धांतिक राहते. हेच या प्रणालीच्या सामान्य संगणकीय शक्तीवर लागू होते. केवळ दोलनांचे कार्य प्रदर्शित केले गेले आणि कोणतेही वास्तविक संगणकीय ऑपरेशन केले गेले नाहीत.
वर वर्णन केलेल्या प्रयोगांसारखेच प्रयोग आधीच केले गेले आहेत. 2017 मध्ये, अभ्यासाचे वर्णन अमेरिकेतील मिशिगन विद्यापीठासह नेचर फोटोनिक्समध्ये प्रकाशित झाले. तेथे, 100 फेमटोसेकंद टिकणाऱ्या लेसर प्रकाशाच्या डाळी अर्धसंवाहक क्रिस्टलमधून पार केल्या गेल्या, ज्यामुळे इलेक्ट्रॉनची स्थिती नियंत्रित झाली. नियमानुसार, सामग्रीच्या संरचनेत घडणारी घटना पूर्वी वर्णन केलेल्या सारखीच होती. हे क्वांटम परिणाम आहेत.
लाइट चिप्स आणि पेरोव्स्काइट्स
करा "क्वांटम लेसर संगणक » त्याला वेगळ्या पद्धतीने वागवले जाते. गेल्या ऑक्टोबरमध्ये यूएस-जपानी-ऑस्ट्रेलियन संशोधन संघाने हलक्या वजनाच्या संगणकीय प्रणालीचे प्रात्यक्षिक केले. क्यूबिट्स ऐवजी, नवीन दृष्टीकोन लेझर बीम आणि कस्टम क्रिस्टल्सची भौतिक स्थिती वापरून बीमला "संकुचित प्रकाश" नावाच्या विशेष प्रकारच्या प्रकाशात रूपांतरित करते.
क्लस्टरची स्थिती क्वांटम कंप्युटिंगची क्षमता दर्शवण्यासाठी, लेसरचे मोजमाप एका विशिष्ट पद्धतीने केले जाणे आवश्यक आहे आणि हे मिरर, बीम एमिटर आणि ऑप्टिकल फायबर (2) च्या क्वांटम-एंटँगल्ड नेटवर्क वापरून साध्य केले जाते. हा दृष्टिकोन लहान प्रमाणात सादर केला जातो, जो पुरेसा उच्च संगणकीय वेग प्रदान करत नाही. तथापि, शास्त्रज्ञांचे म्हणणे आहे की मॉडेल स्केलेबल आहे आणि मोठ्या संरचना वापरल्या जाणार्‍या क्वांटम आणि बायनरी मॉडेल्सच्या तुलनेत क्वांटम फायदा मिळवू शकतात.
2. आरशांच्या गोंधळलेल्या नेटवर्कमधून जाणारे लेझर बीम
"सध्याचे क्वांटम प्रोसेसर प्रभावी असले तरी, ते खूप मोठ्या आकारात मोजले जाऊ शकतात की नाही हे स्पष्ट नाही," सायन्स टुडे नोट करते. निकोलस मेनिकुची, ऑस्ट्रेलियातील मेलबर्न येथील RMIT विद्यापीठातील सेंटर फॉर क्वांटम कम्प्युटिंग अँड कम्युनिकेशन टेक्नॉलॉजी (CQC2T) मध्ये योगदान देणारे संशोधक. "आमचा दृष्टिकोन सुरुवातीपासूनच चिपमध्ये तयार केलेल्या अत्यंत स्केलेबिलिटीसह सुरू होतो कारण प्रोसेसर, ज्याला क्लस्टर स्टेट म्हणतात, प्रकाशाचा बनलेला आहे."
अल्ट्राफास्ट फोटोनिक प्रणालींसाठी नवीन प्रकारचे लेसर देखील आवश्यक आहेत (हे देखील पहा:). फार ईस्टर्न फेडरल युनिव्हर्सिटी (FEFU) मधील शास्त्रज्ञ - ITMO विद्यापीठातील रशियन सहकार्‍यांसह, तसेच डॅलस येथील टेक्सास विद्यापीठ आणि ऑस्ट्रेलियन नॅशनल युनिव्हर्सिटीच्या शास्त्रज्ञांनी - मार्च 2019 मध्ये ACS नॅनो जर्नलमध्ये अहवाल दिला की त्यांनी विकसित केले आहे. उत्पादनासाठी कार्यक्षम, जलद आणि स्वस्त मार्ग पेरोव्स्काइट लेसर. इतर प्रकारांपेक्षा त्यांचा फायदा असा आहे की ते अधिक स्थिरपणे कार्य करतात, जे ऑप्टिकल चिप्ससाठी खूप महत्वाचे आहे.
“आमचे हॅलाइड लेझर प्रिंटिंग तंत्रज्ञान विविध पेरोव्स्काईट लेझरचे मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन करण्याचा एक सोपा, किफायतशीर आणि अत्यंत नियंत्रित मार्ग प्रदान करते. हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे की लेसर प्रिंटिंग प्रक्रियेत भूमिती ऑप्टिमायझेशन प्रथमच स्थिर सिंगल-मोड पेरोव्स्काइट मायक्रोलेझर्स (3) प्राप्त करणे शक्य करते. असे लेसर विविध ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक आणि नॅनोफोटोनिक उपकरणे, सेन्सर्स इत्यादींच्या विकासात आश्वासक आहेत,” असे स्पष्टीकरण FEFU केंद्रातील संशोधक अलेक्से झिशेंको यांनी प्रकाशनात केले.
3. पेरोव्स्काइट लेसर बीम
अर्थात, लवकरच आम्हाला वैयक्तिक संगणक “लेझरवर चालणारे” दिसणार नाहीत. आतापर्यंत, वर वर्णन केलेले प्रयोग हे संकल्पनेचे पुरावे आहेत, अगदी संगणकीय प्रणालीचे प्रोटोटाइपही नाहीत.
तथापि, प्रकाश आणि लेसर किरणांनी दिलेला वेग संशोधकांना आणि नंतर अभियंत्यांना हा मार्ग नाकारण्यासाठी खूप मोहक आहे.
