Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Czy dolinotronika to kolejny krok w kierunku komputerów kwantowych?

ghost666 24 Lut 2015 19:54 2082 3
  • Czy dolinotronika to kolejny krok w kierunku komputerów kwantowych? Naukowcy z Narodowego Laboratorium Lawrence Berkeley (LBL) w Kalifornii w USA, opracowali nową ścieżkę prowadzącą do konstrukcji systenmów dolinotronicznych, wykorzystując półprzewodniki dwuwymiarowe (2D). Badacze z LBL wierzą, że ich nowe podejście może uczynić z dolinotroniki realną alternatywę dla spintroniki, jako technologii która ma w przyszłości zastąpić tradycyjną elektronikę, opartą o przesył ładunku.

    Termin 'dolinotronika' zaczyna powoli wnikać do leksykonów najnowszych technologii na polu rozwoju alternatyw dla elektroniki. Dokładne wytłumaczenie jego znaczenia jest dosyć trudne, ale w ogólności chodzi o wykorzystanie innych niż ładunek stopni swobody elektronu, jako medium do przechowywaniu informacji w systemach jej przetwarzania.

    Dolina, od której wzięła się nazwa tej dziedziny nauki, to specyficzny kształt krzywej energii elektronów w funkcji ich pędu w krysztale. Dla niektórych materiałów krzywa ta posiada dwie doliny. Elektrony płynące przez półprzewodnik 2D, jako fala, mogą należeć do populacji nośników w jednej albo drugiej dolinie. Każda z tych dolin charakteryzuje się innym pędem. Podstawową sztuczką dolinotroniki jest takie manipulowanie tymi dolinami, aby jedna była głębsza niż druga, co powoduje, iż elektrony będą chętniej 'zasiedlać' jedną z nich. To, w której dolinie znajdują się aktualnie elektrony może zostać wykorzystane do przechowywania informacji binarnych.

    Jest to analogia do tego, jak działają układy spintroniczne. Jednakże w tych układach zamiast do zapisu informacji wykorzystywać spin elektronu wykorzystuje tak zwany pseudospin dolinowy.

    Badania na tym polu zaczęły się w zeszłym roku, gdy zespół naukowców z Instytutu Technologicznego w Massachusetts (MIT) zademonstrował, że dwuwymiarowy materiał - dwusiarczek renu - może być wykorzystany zamiast diamentu do demonstracji efektów dolinowych w materiale 3D.

    W najnowszych badaniach prowadzonych w LBL, które opisane zostały w prestiżowym czasopiśmie Science (artykuł dostępny jest tutaj http://www.sciencemag.org/content/346/6214/1205.full ), zespół naukowców w innym dwuwymiarowym półprzewodniku - dwuselenku wolframu - zademonstrował optyczny efekt Starka, który pozwala na selektywną kontrolę wzbudzonych optycznie par elektron-dziura w różnych energetycznie dolinach. Efekt Starka polega na przesuwaniu i rozszczepianiu linii spektralnych atomu lub molekuły w zewnętrznym polu elektrycznym.

    "To pierwsza demonstracja istotnej roli optycznego efektu Starka w dolinotronice" - mówi Feng Wang, fizyk z Laboratorium Berkeley, zajmujący się naukami materiałowymi. "Nasza technika polega na wykorzystaniu femtosekundowych impulsów spolaryzowanego kołowo światła, do precyzyjnej kontroli dolinowego stopnia swobody. Otwiera to szerokie spektrum możliwości kontrolowania ekscytonów spolaryzowanych dolinowo w informatyce kwantowej".

    Spintronika, w której upatrywano możliwości znacznego przyspieszenia prędkości przetwarzania informacji, wykorzystuje spin elektronu. Jednakże pole magnetyczne ma ogromny wpływ na spin, co przekłada się na problem ze stabilnością systemów spintronicznych. Naukowcy z LBL wierzą że, jako że dolinotronika oparta jest na innym parametrze kwantowym układu niż spin, możliwe będzie wyeliminowanie problemów ze stabilnością systemów.

    Wang wierzy, że dolinowy efekt Starka otwiera możliwości na wygodne i szybkie manipulowanie pseudospinem dolinowym i zmianę polaryzacji dolinowej materiałów, jednocześnie eliminując powstawanie jakichkolwiek interferencji.

    Źródło:

    http://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconduc...onics-the-next-big-thing-in-quantum-computing

    Fajne! Ranking DIY
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9361 postów o ocenie 6938, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • #2
    sosnax1
    Poziom 11  
    Podobno są bardzo nie stabilne, tzn. bardzo podatne na czynniki z zewnątrz. Dlatego też potrzebują specjalnej ochrony przed nimi, jednak dla pewności obliczenia wykonuje się 1tyś razy, co znacznie spowalnia taki procesor. Nigdzie nie znalazłem informacji o ilości HZ, i nie wiem nawet czy mają one jakieś taktowanie.
    W każdym bądź razie "Komputery kwantowe są mistrzami tylko w określonych operacjach obliczeniowych, szczególnie tam, gdzie potrzeba wielu operacji tego samego rodzaju w tym samym czasie.". Jednym z przykładów zastosowań było tworzenie symulacji. Dlatego też wpadłem na pomysł ,że były by one raczej wykonywane do kart graficznych, a krzemową jednostkę zastąpilibyśmy grafenem. Są tego plusy i minusy, np. "zwykły" procesor oblicza dokładniej niż kwantowe i nie potrzebuje takiej ochrony przed czynnikami z zewnątrz. A grafenowe procesory w technologii 40mm miały prędkość 155GHZ, więc to moim zdaniem imponujący wynik.

    To wszystko nie upieram się ,że to wszystko w 100% prawda, mogę się mylić tak samo jak autorzy stron jakie przeczytałem :)
  • #3
    dp-mion7
    Poziom 12  
    Pomysł ciekawy. Jeśli można ominąć problem dekoherencji występujący w spintronice i wymuszający stosowanie temperatury blisko 0 K to byłoby to obiecujące. Aczkolwiek ta nazwa polska : "dolinotronika" jest nieładna jak dla mnie. Kto ją wymyślił? Po ang to jakoś brzmi. Może pseudospintronika dolinowa.
    tak na marginesie:
    sosnax1 napisał:
    A grafenowe procesory w technologii 40mm miały prędkość 155GHZ, więc to moim zdaniem imponujący wynik.

    prędkość jest wektorowa natomiast szybkość skalarna (a tutaj czestotliwość własciwie powinna być)
  • #4
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    dp-mion7 napisał:
    Pomysł ciekawy. Jeśli można ominąć problem dekoherencji występujący w spintronice i wymuszający stosowanie temperatury blisko 0 K to byłoby to obiecujące. Aczkolwiek ta nazwa polska : "dolinotronika" jest nieładna jak dla mnie. Kto ją wymyślił? Po ang to jakoś brzmi. Może pseudospintronika dolinowa.


    No dolinową polaryzację nośników obserwuje się w temperaturze pokojowej, ale w tych materiałach w których się to obserwuje czasy życia nośników są pikosekundowe, więc i czasy koherencji dolinowej są bardzo krótkie. Prace nad wydłużeniem tego czasu (np. poprzez wstrzykiwanie nośników do warstwy) to teraz zadanie na najbliższe lata.

    A nazwa cóż... jest niefortunna, ale długo się nad nią zastanawiałem i nie ma lepszej, spójnej nazwy. Ja ją wymyśliłem i wprowadziłem do języka ;). Przynajmniej tak mi się wydaje.