12.8. Тізбекті жаймалы ұялы құрылғыларға арналған лазерлік микропроектор
Тізбекті жаймалы микропроектор Вашингтон университетінің инженерлік механика факультетінде жасақталған. Микропроектордың сәуленің механикалық жаймасы кескінді осы секілді құрылғылар қатарынан ерекшелендіретін екі айрықша белгісі бар. Бірінші белгісі – өте сирек кездесетін өлшемі: сканер бастиегі диаметрі небәрі 1,07 мм және ұзындығы 13 мм болатын цилиндр пішінді! Сканерқұрылысының екінші ерекшелігі – сәуленің тізбекті жайма кескіні, дәлірек айтқанда Архимед тізбегі бойынша жайма кскіндеу. Сканердің осындай кіші өлшемдерінде едәуір кең сканерлеу бұрышы – 100-ге жуық қамтамасыз етіледі. Басқа құрылғыларда осындай кең бұрыштар алу үшін қосымша оптика және аз емес көлем қажет болар еді. Микропроектор құрылысы 12.35-суретте көрсетілген.
12.35 сурет. Тізбекті жаймалы микропроектордың құрылысы
Үш лазерден оптоталшық арқылы өтетін лазерлік сәуленің механикалық жайма кескіні кішкене ғана пьезопривод көмегімен жүзеге асырылады. Жаймалану кезінде жарық көзі импульсті тәртіпте жұмыс жасайды және жарық беруші пикселдердің ғана жарықтануын қамтамасыз етеді. Мұнда өткізгіштің электронды блогына аз ғана энергия жұмсалады; өткізгіш те өте аз энергия жұмсайды, себебі механикалық қозғалғыш бөлшектер өте кішкентай және олардың қозғалыс амплитудалары үлкен емес. Негіз ретінде лазерлік жарық диодтары немесе едәуір жоғары 10...20% сәулелену тиімділігі бар қатты денелі лазерлер пайдалануы мүмкін. Сканер кантилевері пьезопривод түтігінің бүйіріне бекітіледі, ол арқылы лазерлік жарық диодынан модулді ағын беріледі. Талшықтың жарық шығарушы ұштары тізбек бойымен қозғалады. Растрлі жаймалаудың кәдімгі форматында келетін кескін белгісі ОЗУ-ге (жедел есте сақтау құралына) буферленеді. Лазерлік жарық диодын модуляциялау үшін полярлық координаталарда көрсетілген басқа шығу бейне ағыны түзіледі. Пьезоприводты басқару үшін электродтардың бір жүйесіне синус белгісі, басқасына – косинус белгісі беріледі. Микропроектордың кіші өлшемдері және аз энергия пайдалануы оны ұялы құралдарда қолдануының тиімді шешімін қамтамасыз етеді. Қозғалмалы бөлшектерінің болмауы оның жоғары сенімділігін және сканердің ұзақ қызмет етуін қамтамасыз етеді. Проекциялы жүйе кәдімгі жаймаланудың 500 жолына эквивалентті және кадрлік жиілігі 30 ГЦ болатын шешімді кескінді синтездей алады. Басқа да жаймалану шешімі болуы мүмкін – 240 жол/60ГЦ және 1000 жол/15Гц, бұл қозғалмайтын объектілерді жоғары шешімде кескіндеуге немесе бейнетаспаны нақты кадрлік жаймалану арқылы қарауға мүмкіндік береді.
12.9. Квантты нанотехнология және оның өнімі
12.9.1. Жалпы мағлұматтар
Бұл тарауды дайындаған кезде әдебиетте жарық көрген материалдар пайдаланылды [61, 79–81].
Нанотехнологиялар өлшемі 10-9 м-ге жуық объектілерге қатысты. Толқындық қасиеттері едәуір анық байқалатын жеке атомдар осындай. Бөлшектердің толқындық қасиеттері микро әлемде орын алатын кванттық эффектілермен едәуір табысты түсіндіріледі. Сондықтан бұл эффектілерді нанотехнологияларда қолдану мақсатты болып саналады. Квантты технологиялар нанотехнологияның перспективалы салаларының бірі болып саналады. Қазір төменде көрсетілген бағыттағы жұмыстар жүргізілуде: ақпараттың кванттық теориясы; кванттық компьютерлер; кванттық криптография; байланыс.
Ақпараттың кванттық теориясы. Ақпарат – тек жай ғана математикалық түсінік емес, оның әрқашан да ақпараттың дәстүрлі теориясында классикалық физика заңдарына, ал кванттық информатикада – кванттық әлем заңдарына сүйенетін физикалық іске асырылуы болған. Кванттық механиканың жай ғана ережесі күрделі жүйелердің әрекет етуінің тривиалды емес заңдарын туғызады.
Ақпараттың кванттық теориясының мақсаты – осы күрделі кванттық жүйелердің әрекетін басқаратын жалпы қағидаларды анықтау. Ақпараттың кванттық теориясыақпараттың классикалық теориясы шеше алмаған міндеттерді шешуге мүмкіндік береді. ХХ ғасырдың аяғында наноқұрылымдар мен лар бағынатын кванттық заңдарды қолдану есептеулер тиімділігін түбегейлі өсіруге және коммуникация қауіпсіздігін арттыруға қабілетті екендігі анықталды.
Квантты компьютерлер. «Компьютер» сөзінің басты мағынасы – есептеулерге арналған машина. Классикалық емес, кванттық принциптерді қолдана отырып, есептеулерін оңай әрі тез табуға болатын есептеулер тобы бар. Және классикалық жағдайларда тіпті орындауға мүмкін болмайтын есептеулер де кездеседі. Мысалы, ешқандай да қазіргі заманғы компьютер шынымен де кез келген кездейсоқ санды «анықтай» алмас еді. Басқа жағынан алғанда, кванттық технология көмегімен нағыз кездейсоқ сандарды генерлеуге болады (мысалы, фотондардың полярлануын кезекті өлшеу жолы арқылы). Есептеудің кванттық технологиясы қалай дамыса да, олар классикалық компьютерлерді түгелдей және толық алмастыра алар ма екен. Автордың ойынша, нақты жағдайларда есептеулер түрлерін дәл анықтауға жауапты кванттық соцпроцессорлар құрылатын болады. Егер кәдімгі процессорлар өнімділігі элементтер санына (транзисторлар) пропорционал болса, онда кванттық компьютер жағдайында әрбір элементті қосу оның өнімділігін экспоненциалды түрде ұлғайтады. 1000 кубиттен тұратын кванттық компьютер өнімділігі бойынша кез келген қазіргі заманғы компьютерлерден асып түседі деп есептеледі.
Кванттық криптография. Кванттық криптография технологиясы кванттық жүйе тәртібінің принципиалдық белгісіздігіне сүйенеді: бір мезгілде бөлшектердің координаталары мен импульстарын алу мүмкін емес, фотонның бір өлшемін екіншісін өзгертіп алмай, өлшеуге болмайды. Кванттық криптография- кванттық физиканың нақты құбылыстарына негізделген, коммуникацияны қорғау әдісі, ақпарат кванттық механика объектілері көмегімен ауыстырылады. Magiq компаниясының бас директоры Боб Гельфондтың айтуы бойынша, кванттық криптография мәліметтерді берудің қауіпсіздігін арттыруға мүмкіндік береді. Кейбір мамандар кванттық криптографияны шифрлеудің нағыз кемшіліксіз әдісі болуы мүмкін деп есептейді.
Егер криптографияның дәстүрлі нұсқаларында тараптар (ақпаратты жіберуші және қабылдаушы) әжептәуір ұзақ санды белгілермен алмасатын болса, онда квантты криптографияда басқаша пікір: ақпаратты қорғау мақсатында микро әлем объектілерінің - жарық (фотондар) кванттарының табиғаты қолданылады, олардың әрекеті кванттық физика заңдарына бағынады.
Белгі туралы ақпарат бір фотонда болады. Квантты физика қағидаларына сәйкес өлшеуді орындау кезінде кванттық жүйе жағдайы өзгереді, ал нәтижесінде алынған ақпарат өлшеуден бұрынғы жүйе жағдайына сәйкес келмейді.
Ақпаратты басып алу әрекеті сөзсіз ашылып қалады. Кванттық белгілермен алмасу оптикалық желілерде мәліметтерді қауіпсіз жіберуді қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.