Головна / Технології / Зроблено серйозний крок на шляху до створення молекулярного комп’ютера

Зроблено серйозний крок на шляху до створення молекулярного комп’ютера

З моменту створення першого комп’ютера технології стали розвиватися так стрімко, як не розвивалася жодна інша галузь. Зараз обчислювальні машини в сучасному розумінні вже підійшли до піку свого розвитку, і якщо ми хочемо і далі розвивати технології, нам потрібно щось нове. І, можливо, вчені зрозуміли, як створити комп’ютер нового типу.

Чому комп’ютери більше не ефективні?

Насправді, сучасні «машини» ще здатні на багато що, але для цього ми повинні покращувати їх кількісно, а не якісно. Тобто об’єднувати в величезні кластери. І в кінцевому підсумку ми прийдемо до того, з чого почали: комп’ютери для обробки завдань будуть являти собою величезні «шафи» на кшталт того, що зображено на ілюстрації нижче.

Сделан серьезный шаг на пути к созданию молекулярного компьютера

Крім того, відомий «Закон Мура» проголошує, що число транзисторів в інтегральній схемі подвоюється кожні два роки. Збільшивши число транзисторів, ми збільшимо і кількість операцій, які вони будуть здійснювати у 2 рази. А значить вони опрацюють в 2 рази більше інформації. Говорячи простими словами, це вдвічі збільшує обчислювальну потужність.

Однак у кінцевому підсумку розвиток мікроелектроніки підійшло до порогу, за яким нарощувати кількість транзисторів вже неможливо. Саме тому потрібно створити принципово нову систему.

Що таке молекулярний комп’ютер

Основна відмінність молекулярного комп’ютера від класичного полягає в способі обробки даних. Якщо в традиційних системах одиницею даних є біт, то в молекулярних комп’ютерах є якась молекула. І якщо біт має лише 2 стани — одиницю і нуль, то молекула, на відміну від нього, може перебувати у двох станах. Коли біт може мати інформацію (одиниця) або не мати її (нуль), молекула може мати безліч таких позицій, оскільки вона здатна одночасно взаємодіяти з безліччю інших молекул і в рамках кожної взаємодії результат буде різним. Грубо кажучи, молекула може одночасно мати кілька «одиниць», так і кілька «нулів». Це значно прискорює обчислення. Але є одна проблема: теплоперенос.

«Тепло — це величезна проблема молекулярних комп’ютерів, тому що взаємодія в таких системах — це ланцюжок атомів. Коли молекула нагрівається, атоми дуже швидко вібрують, і ланцюг може порватися», — говорить один з авторів роботи професор Університету штату Мічиган Едгар Мейхофер.

Як створити молекулярний комп’ютер

Досі теплоперенос не можна було виміряти, не кажучи вже про те, щоб його контролювати. Але групі вчених з США, Японії, Німеччини та Південної Кореї вдалося це зробити. В ході експериментів вчені зрозуміли, що теплопровідність на молекулярному рівні змінюється зовсім не так, як у макросвіті. Якщо в «нашому світі» вона збільшується у міру зростання товщини матеріалу, а електропровідність при цьому зменшується, то в наномасштабі при наростанні товщини провідність струму залишається тією ж.

Таким чином, можна створювати досить товсті «нанодроти» для відведення зайвого тепла, що утворюється в ході молекулярної взаємодії. Це не дозволить молекулам розриватися і дасть можливість проводити високоефективні обчислення. Залишилося лише підтвердити дані досліду і зібрати молекулярний комп’ютер, заснований на новій технології.