激光器可以使计算机快100万倍

时间:2018-06-08 10:42来源:Live Science作者:Jucy 点击:
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摘要:每秒10亿次操作并不酷。知道什么是酷?每秒100亿次操作。这是一种新的计算技术的承诺,它使用激光脉冲来制作计算的基本单元的原型,称为一点,可以在其开启和关闭,或“1”和“0”状态之间切换,即1千兆次/秒。这比现代计算机中的位数快大约100万倍。

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每秒10亿次操作并不酷。知道什么是酷?每秒100亿次操作。

这是一种新的计算技术的承诺,它使用激光脉冲来制作计算的基本单元的原型,称为一点,可以在其开启和关闭,或“1”和“0”状态之间切换,即1千兆次/秒。这比现代计算机中的位数快大约100万倍。



 
常规计算机(从计算器到您用来阅读本文的智能手机或笔记本电脑的所有内容)都以1秒和0秒为单位进行思考。他们所做的一切,从解决数学问题,到代表视频游戏的世界,都是一个非常复杂的1或0,是或不是操作的集合。 2018年,一台典型的计算机可以使用硅片来执行每秒10亿次以上的操作。 [科学事实还是虚构? 10个科幻概念的合理性]

在这个实验中,研究人员将红外激光脉冲照射在钨和硒的蜂窝状晶格上,使得硅芯片像普通的计算机处理器一样从“1”状态切换到“0”状态 - 速度只有上百万倍这项研究于5月2日在Nature上发表。

这是电子如何在蜂窝晶格中表现的技巧。

在大多数分子中,在它们周围的轨道中的电子可以在激发时跳入几个不同的量子态,或“赝环”。想象这些状态的好方法是不同的,在分子本身周围循环赛道。 (研究人员将这些曲目称为“山谷”,以及对这些旋律的操纵“谷歌电子”。)

当不受欢迎时,电子可能会靠近分子,变成懒惰的圈子。但是,激发那个电子,也许闪光灯,并且它将需要消耗一些外部轨道上的能量。

钨硒晶格周围只有两条轨道供激发的电子进入。以红外光的一个方向闪烁晶格,电子将跳到第一条轨道上。用不同的红外光定向闪光,电子会跳到另一个轨道上。理论上,计算机可以将这些轨迹视为1和0。当轨道1上有电子时,这是1.当它在轨道0上时,这是0。

至关重要的是,这些轨道(或山谷)紧密结合在一起,并且电子在失去能量之前不需要很长时间地运行它们。根据报道,在一个电子将跳到轨道1上的脉冲格子中,但是它只会在几毫秒的时间内循环,然后在靠近原子核的轨道上返回到它的未激发状态。飞秒速度是千亿分之一秒,甚至不足以让一束光穿过单个红血球。

因此,电子不会长时间停留在轨道上,但是一旦它们在轨道上,额外的光脉冲将在它们有机会回到未激励状态之前在两个轨道之间来回敲击。这种反复推挤,1-0-0-1-0-1-1-0-0-0-1 - 在难以置信的快速闪烁 - 一遍又一遍 - 是计算的东西。研究人员表示,在这类材料中,它的发生速度可能比现代芯片快得多。

研究人员还提出了他们的晶格可以在室温下用于量子计算的可能性。这是量子计算的圣杯,因为大多数现有量子计算机都需要研究人员首先将其量子位冷却至接近绝对零度,即最冷的可能温度。研究人员表明,理论上可能激发这个晶格中的电子,以便在1轨道和0轨道上“叠加” - 或者同时在两条轨道上模糊地进行模糊处理的模糊状态 - 这对于量子计算计算。

研究的主要作者,德国雷根斯堡大学物理学教授Rupert Huber在一份声明中表示:“从长远来看,我们看到引入量子信息器件的实际可能性,这些器件的运行速度比单个光波的单次振荡更快。 然而,研究人员实际上并没有以这种方式执行任何量子操作,所以室温量子计算机的想法仍然完全是理论上的。事实上,研究人员在其晶格上执行的经典(常规型)操作只是无意义的,来回切换,1和0切换。晶格仍然没有用来计算任何东西。因此,研究人员仍然必须证明它可以用于实际的计算机。

尽管如此,这个实验可以为超快速传统计算打开大门 - 甚至可能是量子计算 - 在迄今为止无法实现的情况下。

最初发表于Live Science。
【光粒网综合报道】( 责任编辑:Jucy )
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