Вячеслав Ансимов
Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, работающие в составе группы Hewlett-Packard, заявили на прошлой неделе о создании молекулярных переключателей, которые способны функционировать как элементы памяти.
Над созданием компьютеров нового поколения исследовательские группы таких крупных корпораций, как IBM и Hewlett-Packard, работают уже давно. Hewlett-Packard специализируется на создании молекулярных, а IBM — квантовых компьютеров.
Преимущества молекулярных компьютеров состоят в чрезвычайно малых размерах и в мизерном количестве потребляемой энергии. В отличие от обычных компьютеров, в молекулярных вместо кремниевых транзисторов используются молекулы.
Ранее та же группа исследователей смогла заставить молекулы ротаксана переходить из одного состояния в другое. Таким образом можно было реализовать постоянное запоминающее устройство, вроде CD-ROM диска.
Теперь ученым удалось создать молекулярные логические ключи с возможностью свободного переключения между состояниями. Это уже аналог перезаписываемой памяти, к примеру, жесткого диска компьютера. В основе ключевых элементов лежит катенан — вид молекулярной структуры. Управление ключами возможно при комнатной температуре, тогда как для контроля процессов на уровне молекул обычно требуется низкая температура, уменьшающая тепловые колебания.
Одной из главных задач теперь является создание микропроводников, которые могли бы соединять молекулярные переключатели. Если эта задача будет решена, то по оценкам ученых Hewlett-Packard, можно будет создать молекулярный процессор в 100 миллиардов раз экономичнее современных микропроцессоров, и гораздо меньших размеров.
IBM ведет свои исследования в направлении создания компьютеров, где рабочими элементами являются атомы и субатомные частицы, которые в сотни тысяч раз меньше молекул. По сообщению Reuters, 8 августа IBM объявила о создании самого производительного на сегодняшний день квантового компьютера.
Субатомные частицы, выполняющие роль ключевых компонентов в квантовых компьютерах, подчиняются законам квантовой механики, при этом каждая частица характеризуется направлением вращения или спином. Противоположные спины соответствуют в ключевых компонентах квантовых компьютеров состояниям логических «0» и «1». Специфика субатомных процессов и трудность их восприятия с точки зрения здравого смысла состоит в том, что каждая частица может одновременно находиться в различных состояниях. Это обозначается как «суперпозиция» различных спинов. То есть квантовый бит помимо логических «0» и «1» может иметь еще и промежуточное состояние. Такие свойства квантовых ключей позволяют организовывать вычислительные процессы более эффективно, чем при бинарной логике, когда есть лишь два устойчивых состояния. При этом мощность квантовых компьютеров будет в тысячи раз выше, чем обычных.
Для дальнейших шагов в области квантовых компьютеров необходимо создать многобитные структуры, то есть организовать взаимодействие многих частиц. До настоящего момента это удавалось сделать лишь с тремя атомами. Исследователи лабораторий IBM Стенфордского университета утверждают, что на этот раз они добились устойчивой работы структуры на 5 атомах, что можно считать серьезным прорывом. Такие структуры использованы как в блоке памяти, так и в процессоре. Ранее квантовые компоненты в основном были ориентированы на память.
Основной областью применения квантовых компьютеров будет поиск в больших массивах данных, например в Интернете, а также расшифровка криптографических кодов. Последняя сфера стала причиной повышенного интереса к исследованиям в Стенфорде со стороны и США.
 |
|
| ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ |  |
