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레이저로 컴퓨터를 백만 배 더 빠르게 만들 수 있습니다.

한 예술가의 작품은 편광과 벌집 격자의 상호 작용을 보여줍니다. Stephen Alvey, Michigan Engineering)

초당 수십억 개의 작업을 수행하는 것은 좋지 않습니다. 뭐가 멋진지 알아? 초당 1000조 개의 작업이 수행됩니다.

레이저 펄스를 이용해 켜고 끌 수 있거나 '1'과 '0' 상태를 가질 수 있는 비트(bit)라는 기본 컴퓨팅 장치의 프로토타입을 만드는 새로운 컴퓨팅 기술의 전망이다. , 초당 1조 번. 이는 현대 컴퓨터의 비트보다 약 100만 배 빠릅니다.

기존 컴퓨터(계산기부터 책을 읽는 데 사용하는 스마트폰이나 노트북까지)는 1과 0의 관점에서 생각합니다. 수학 문제 해결부터 비디오 게임의 세계 표현까지 그들이 하는 모든 일은 매우 복잡한 1-0, 예 또는 아니오 연산에 해당합니다***. 그리고 2018년에 일반적인 컴퓨터는 실리콘 비트를 사용하여 초당 약 10억 번의 이러한 작업을 수행할 수 있습니다. [과학적 사실인가 허구인가? 10 공상과학 개념

현실 이 실험에서 연구원들은 텅스텐과 셀레늄의 벌집 격자에 적외선 레이저 광을 펄스하여 실리콘 웨이퍼가 일반 컴퓨터 프로세서처럼 "1" 상태에서 전환되도록 했습니다. "0" 상태로 - Nature 5월 2일자에 따르면

이것은 벌집 격자에서 전자의 행동에 대한 트릭입니다.

대부분의 분자에서 주위 궤도에 있는 전자는 여기되면 여러 가지 다른 양자 상태, 즉 "의사 스핀"으로 점프할 수 있습니다. 이러한 상태가 다르다고 상상하는 좋은 방법은 분자 자체를 둘러싼 경주 원에 있습니다. (연구원들은 이러한 궤적을 "계곡"이라고 부르고 이러한 스핀의 조작을 "계곡전자공학"이라고 부릅니다.)

언급하지 않아도 전자는 분자에 가까이 남아 게으른 원의 형태로 회전할 수 있습니다. 그러나 이 전자를 자극하려면 아마도 빛의 섬광으로 외부 궤도 중 하나에서 일부 에너지를 태워야 합니다.

텅스텐-셀레늄 격자는 여기된 전자가 들어갈 수 있도록 주위에 두 개의 궤도만 가지고 있습니다. 한 방향에서 적외선으로 격자를 비추면 전자가 첫 번째 궤도로 점프하게 됩니다. 적외선을 여러 방향에서 비추면 전자가 다른 궤도로 점프합니다. 이론적으로 컴퓨터는 이러한 궤도를 1과 0으로 볼 수 있으며, 궤도 1에 전자가 있으면 1입니다. 0번 궤도에 있을 때는 0이 됩니다.

결정적으로 이러한 궤도(또는 계곡)는 다소 서로 가깝고 전자는 에너지를 잃기 전에 오랫동안 궤도를 돌 필요가 없습니다. 적외선으로 유형 격자를 펄스하면 전자는 궤도 1로 점프하지만 핵에 더 가까운 궤도에서 참조되지 않은 상태로 돌아오기 전에 "몇 펨토초" 동안만 원을 그리게 됩니다. 펨토초는 100만분의 1초로, 빛의 광선이 적혈구를 통과할 만큼 길지도 않습니다.

따라서 전자는 너무 오랫동안 궤도에 머물지 않지만, 일단 전자가 궤도에 머무르면 원래 궤도로 돌아갈 기회를 갖기 전에 추가 빛 펄스가 두 궤도 사이를 앞뒤로 충돌합니다. .흥분된 상태. 이 앞뒤 충돌, 1-0-0-1-0-1-1-0-0-0-1 - 놀라운 속도로 계속해서 깜박이는 것은 계산의 대상입니다. 그러나 연구자들은 이 물질에서 이러한 현상이 현대 칩에서보다 훨씬 빠르게 발생할 수 있음을 발견했습니다.

연구원들은 또한 그들의 격자가 상온에서 양자 컴퓨팅에 사용될 수 있는 가능성을 제기했습니다. 이는 양자 컴퓨팅의 성배입니다. 대부분의 기존 양자 컴퓨터에서는 연구자들이 먼저 큐비트를 가능한 가장 추운 온도인 절대 영도에 가깝게 냉각해야 하기 때문입니다. 연구원들은 이 격자의 전자를 1과 0 궤도의 "중첩"으로 여기시키거나 동시에 두 궤도에서 일종의 퍼지 퍼지 상태를 갖는 것이 가능하다는 것을 보여주었습니다. 이것은 양자 컴퓨팅에 필요한 것입니다. .

"장기적으로 우리는 광파의 단일 진동보다 빠르게 작동하는 양자 정보 장치를 도입할 현실적인 기회를 보고 있습니다."라고 연구 주저자 레겐스부르크 독일 대학 물리학 교수인 루퍼트 후버(Rupert Huber)는 성명에서 말했습니다. . 그러나 연구진은 실제로 이런 방식으로 양자 연산을 수행한 적이 없기 때문에 상온 양자 컴퓨터에 대한 아이디어는 전적으로 이론적으로 남아 있습니다.

실제로 연구원들이 격자에 대해 수행한 고전적(일반 유형) 작업은 의미가 없는 앞뒤 1-0 전환이었습니다. 격자는 아직 아무것도 계산하는 데 사용되지 않습니다. 그래서 연구자들은 그것이 실제 컴퓨터에서 작동한다는 것을 증명해야 합니다.

그럼에도 불구하고 이 실험은 지금까지 불가능했던 초고속 기존 컴퓨팅, 심지어 양자 컴퓨팅의 문을 열 수 있습니다.

원래 Life Sciences 저널에 게재되었습니다.

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