دستاورد جدید دانشمندان: سرعت کامپیوترها به سرعت نور می‌رسد!

محققان دانشگاه روچستر با اعمال تغییراتی بر روی گیت‌های منطقی موفق شدند سرعت آنها را تا یک میلیون برابر افزایش دهند تا یک قدم دیگر به ساخت کامپیوترهایی میلیون‌ها برابر سریع‌تر از رایانه‌های فعلی نزدیک شوند.

سرعت محاسبات پردازنده‌های کامپیوتر و گوشی‌های هوشمند امروزی  به ترانزیستورها وابسته است. شرکت‌ها در رقابت با یکدیگر برای تولید دستگاه‌های سریع‌تر دائماً در حال کاهش اندازه این ترانزیستورها هستند.

در حال حاضر سرعت کامپیوترهای مدرن به چند گیگاهرتز می‌رسد که به معنای چندین میلیارد عملیات محاسباتی در ثانیه است. اندازه جدیدترین ترانزیستورها هم به 5 نانومتر رسیده که معادل اندازه چند اتم است.

اما محدودیت هایی در این زمینه وجود داشته و سوال مهم این است که تولیدکنندگان تراشه تا چه حد می‌توانند پیش بروند؟ به نظر می‌آید از یک جایی به بعد امکان کوچکتر کردن ترانزیستورها وجود ندارد.

همچنین ترانزیستورها با امواج الکتریکی کنترل می‌شوند و عملاً امکان افزایش سرعت از چند گیگاهرتز به بالا وجود ندارد. اما ظاهراً دانشمندان قصد دارن ترانزیستورها را با امواج نور کنترل کنند.

نوسان امواج نوری برابر یک فمتوثانیه است که معادل یک میلیون میلیاردم ثانیه است. کنترل سیگنال‌های الکتریکی با نور می‌تواند کامپیوترها را بیش از یک میلیون بار سریعتر کند. در واقع سرعت کامپیوترهای بعدی با واحد پتاهرتز (یک میلیون گیگاهرتز) سنجیده می‌شود.

اما در الکترونیک برای انتقال و پردازش سیگنال‌ها و داده‌ها از قالب منطق باینری یا همان 0 و ا استفاده می‌شود. این سیگنال‌ها به صورت پالس‌های الکتریکی خود را نشان می‌دهد.

محققان از سال‌ها پیش در حال بررسی چگونگی تبدیل امواج نور به پالس‌های الکتریکی (0 یا 1) بوده‌اند. دانشمندان موفق شدند در آزمایش‌های خود ساختاری از گرافن و الکترودهای طلا را با پالس‌های لیزری روشن کنند.

پالس‌های لیزری هنگام برخورد با گرافن الکترون‌های موجود در ماده برانگیخته کرده و آن‌ها را به سمت یکی از الکترود‌ها می‌فرستد و بدین ترتیب جریان الکتریکی تولید و به پالس‌های الکتریکی تبدیل می‌شوند.

در همین رابطه بخوانید:

- محققان دانشگاه کمبریج از جلبک برای تامین انرژی یک کامپیوتر استفاده کردند
- تماشا کنید: دانشمندان از یک اسپیکر قدرتمند به نازکی کاغذ رونمایی کردند

در همین رابطه توبیاس بولاکی محقق ارشد این مطالعه گفته که احتمالاً زمان زیادی طول خواهد کشید تا این تکنیک در یک تراشه کامپیوتری مورد استفاده قرار گیرد، اما حداقل اکنون می‌دانیم که الکترونیک موج نور عملاً امکان پذیر است.

اگر این نوع دستگاه‌های الکترونیکی موج نور وارد بازار شوند، می‌توانند میلیون‌ها برابر سریع‌تر از رایانه‌های امروزی باشند. در حال حاضر ما سرعت پردازش را در گیگاهرتز اندازه گیری می‌کنیم، اما این گیت‌های منطقی جدید در مقیاس پتاهرتز (PHz) عمل می‌کنند.