Молекулярный компьютер

При помощи атомно-силового микроскопа, скручивая однослойную

нанотрубку, удалось получить участки, на которых сопротивление достигает 50 килоОм, в результате чего образуется барьер для движения электрона.

При определённом напряжении можно переключать состояния одностенной нанотрубки: „проводимое“—„непроводимое“, перемещая один-единственный электрон. Фактически это прототип транзистора на одном электроне.

Существует также прототип транзистора на одной молекуле, который изучают в Корнельском и Гарвардском университетах.

Молекулярные транзисторы, память и проводники — три составные части будущего молекулярного компьютера,

и в их создании по отдельности, как мы видим, есть значительные успехи. Но самая сложная задача — собрать все компоненты

в работающее устройство. До её решения ещё далеко.

Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич

Однако путь, по которому надо идти, вполне ясен: это

принцип молекулярного распознавания, ответственный за самосборку и самоорганизацию сложных ансамблей и агрегатов молекул. Этот же принцип лежит в основе происхождения жизни, и именно его использует природа

для создания таких сложных структур, как двойная спираль ДНК, жидкие мембраны и глобулярные протеины.

Как видим, для получения дальнейших результатов необходимо работать на синергетическом стыке химии, физики, биологии, микроинженерии.

В ближайшие 10-20 лет будут созданы молекулярный, а затем и квантовый компьютеры.

Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич

Между тем эти функции могут взять на себя и фотоны. Уже предложены различные варианты фотонных устройств, например

молекулярный фотонный транзистор. В фотонном транзисторе фрагмент молекулы, поглощающий квант света (дипиррилбородифторид), играет роль стокового электрода, следующая молекула (цинковый порфирин) — проводника, а последний излучающий порфириновый фрагмент молекулы соответствует электроду истока.

Магниевый порфирин работает как управляющий электрод — затвор. Если окислить этот затвор, то после поглощения света перенос энергии происходит не на цинковый порфирин, а на неизлучающий магниевый.

Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич

В компьютерах на подобных транзисторах, регулирование всей его работы будет происходить с помощью света.

Учёные считают, что молекулярные компьютеры будут созданы к 2020–2030 году. Это не значит, что существующее поколение кремниевых компьютеров полностью и сразу отомрёт, просто рядом с ним появится более мощная генерация.

Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич

Молекулярный компьютер

Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич

Профессор Ллойд Холенберг и его коллеги из Университета Мельбурн (Melburn University) сумели построить микросхему на базе кремния,

которая, по идее, может служить основой для будущих квантовых компьютеров.

Так называемые молекулы состоят из двух частей. Одна из них представляет собой атом мышьяка, встроенного в кристалл кремния, а другая находится почти на поверхности кремниевой подложки транзистора. Между ними курсирует один единственный электрон. Путём изменения напряжения можно управлять поведением атомов и электрона.

Ученые также разработали 3 D симулятор под названием NEMO-3D, который позволяет предсказывать поведение таких атомов в количестве до 3 миллионов единиц.

Данное открытие показывает, что на самом деле современные микросхемы уже почти исчерпали свои возможности. По сути, ученые уже научились управлять каждым атомом, и это не предел для современной науки.

Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич

Квантовый компьютер должен работать по законам квантовой механики.

Эта наука фактически отрицает всю традиционную (ее еще называют классической) физику и выводит свои собственные закономерности природы нашего мира.

Согласно квантовой механике, один и тот же объект может занимать два положения одновременно .

Это компьютер, в котором в качестве битов выступают квантовые объекты, например спины электронов или ядер.

Такой компьютер станет ещё одним шагом вперёд по сравнению с молекулярным.

В квантовом компьютере вместо значений „0“ или „1“, как у классического бита, у нас будет квантовый бит (ку-бит). Кубит может принимать несколько различных значений —

нормированных комбинаций двух основных состояний спина, что даёт большое число сочетаний.

Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич

2008.06.27, 16:40 Роман Смоличев

В новой статье, опубликованной в журнале Nature Physics, группа ученых из Университета Пердью (Purdue University) сообщили, что им удалось создать новые молекулы гибридного типа с легкоуправляемым квантовым состоянием. Если такие сведения достоверны, данное открытие представляет собой важный прорыв в области квантовой вычислительной техники.

Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич

КАК СПИНОВЫЕ СОСТОЯНИЯ МОГУТ СТАТЬ КУБИТАМИ

Спин частицы в постоянном магнитном поле В, аналогичен вращающемуся волчку, который прецессирует вокруг оси поля. В таком поле частица находится в одном из двух состояний — спин вверх или спин вниз, которые можно представить нулем и единицей цифровой логики.

Частица может быть полностью переведена из одного спинового состояния в другое с помощью радиочастотного импульса определенной частоты и длительности.

Импульс более короткий, чем для полного переворота, наклонит спин в положение суперпозиции верхнего и нижнего состояния. Это позволяет использовать в расчетах одновременно оба состояния.

Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич