Οι New Logic Gates είναι ένα εκατομμύριο φορές πιο γρήγορα από τα σημερινά Chips PlatoBlockchain Data Intelligence. Κάθετη αναζήτηση. Ολα συμπεριλαμβάνονται.

Οι New Logic Gates είναι ένα εκατομμύριο φορές πιο γρήγορα από τις σημερινές μάρκες

Χρονική σήμανση: 23 Μαΐου 2022 10:00 π.μ.
Γρήγορη λογική πύλη υπολογιστών ηλεκτρονικών ελαφρών κυμάτων

As Νόμος του Moore αρχίζει να επιβραδύνεται, η αναζήτηση για νέους τρόπους για να διατηρηθεί η εκθετική αύξηση των ταχυτήτων επεξεργασίας συνεχίζεται. Νέα έρευνα υποδηλώνει ότι μια εξωτική προσέγγιση γνωστή ως «ηλεκτρονικά ελαφρών κυμάτων» θα μπορούσε να είναι μια πολλά υποσχόμενη νέα λεωφόρος.

Ενώ η καινοτομία στα τσιπ υπολογιστών απέχει πολύ από το να πεθάνει, υπάρχουν ενδείξεις ότι η εκθετική αύξηση της υπολογιστικής ισχύος στην οποία έχουμε συνηθίσει τα τελευταία 50 χρόνια είναι αρχίζει να επιβραδύνει. Καθώς τα τρανζίστορ συρρικνώνονται σε σχεδόν ατομικές κλίμακες, γίνεται όλο και πιο δύσκολο να συμπιεστεί κανείς σε ένα τσιπ υπολογιστή, υπονομεύοντας την τάση που παρατήρησε για πρώτη φορά ο Γκόρντον Μουρ το 1965: ότι ο αριθμός διπλασιαζόταν περίπου κάθε δύο χρόνια.

Αλλά μια εξίσου σημαντική τάση στην επεξεργαστική ισχύ εξαφανίστηκε πολύ νωρίτερα:Κλίμακα Dennard,», η οποία ανέφερε ότι η κατανάλωση ισχύος των τρανζίστορ έπεσε ανάλογα με το μέγεθός τους. Αυτή ήταν μια πολύ χρήσιμη τάση, επειδή τα τσιπ θερμαίνονται γρήγορα και καταστρέφονται εάν αντλούν υπερβολική ισχύ. Η κλιμάκωση Dennard σήμαινε ότι κάθε φορά που τα τρανζίστορ shrank, το ίδιο και η κατανάλωσή τους, η οποία κατέστησε δυνατή την ταχύτερη λειτουργία των τσιπ χωρίς να τα υπερθερμάνουν.

Αλλά αυτή η τάση ξεκόλλησε το 2005 λόγω του αυξημένου αντίκτυπου της τρέχουσας διαρροής σε πολύ μικρές κλίμακες και η εκθετική άνοδος των ρυθμών ρολογιού τσιπ υποχώρησε. Οι κατασκευαστές chip ανταποκρίθηκαν μεταβαίνοντας στην επεξεργασία πολλαπλών πυρήνων, όπου πολλοί μικροί επεξεργαστές λειτουργούν παράλληλα για να ολοκληρώσουν εργασίες πιο γρήγορα, αλλά οι ρυθμοί ρολογιού παρέμειναν λίγο-πολύ στάσιμοι από τότε.

Τώρα όμως, οι ερευνητές έχουν αποδείξει τα θεμέλια μιας τεχνολογίας που θα μπορούσε να επιτρέψει ρυθμούς ρολογιού ένα εκατομμύριο φορές υψηλότερους από τα σημερινά τσιπ. Η προσέγγιση βασίζεται στη χρήση λέιζερ για την πρόκληση εξαιρετικά γρήγορης έκρηξηςs ηλεκτρικής ενέργειας και έχει χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία της ταχύτερης λογικής πύλης – του θεμελιώδους δομικού στοιχείου όλων των υπολογιστών.

Η λεγόμενη «ηλεκτρονική φωτοκυμάτων» βασίζεται στο γεγονός ότι είναι δυνατό να χρησιμοποιηθεί φως λέιζερ για να διεγείρει τα ηλεκτρόνια σε αγώγιμα υλικά. Οι ερευνητές έχουν ήδη αποδείξει ότι οι εξαιρετικά γρήγοροι παλμοί λέιζερ είναι σε θέση να παράγουν εκρήξεις ρεύματος σε χρονικές κλίμακες femtosecond - ένα εκατομμυριοστό του δισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου.

Το να κάνεις οτιδήποτε χρήσιμο μαζί τους έχει αποδειχθεί πιο άπιαστο, αλλά σε α χαρτί σε Φύση, Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν έναν συνδυασμό θεωρητικών μελετών και πειραματικών εργασιών για να επινοήσουν έναν τρόπο χρήσης αυτών των φαινομένων για την επεξεργασία πληροφοριών.

Όταν η ομάδα εκτόξευσε το εξαιρετικά γρήγορο λέιζερ της σε ένα σύρμα γραφενίου που ήταν αρδευόμενο μεταξύ δύο ηλεκτροδίων χρυσού, παρήγαγε δύο διαφορετικά είδη ρευμάτων. Μερικά από τα ηλεκτρόνια που διεγείρονται από το φως συνέχισαν να κινούνται προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση μόλις σβήσει το φως, ενώ άλλα weρε παροδικό και weείναι μόνο σε κίνηση ενώ το φως was on. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι μπορούσαν να ελέγξουν τον τύπο του ρεύματος που δημιουργείται αλλάζοντας το σχήμα των παλμών τους λέιζερ, που χρησιμοποιήθηκε στη συνέχεια ως βάση της λογικής τους πύλης.

Οι λογικές πύλες λειτουργούν λαμβάνοντας δύο εισόδους - είτε 1 είτε 0 - επεξεργάζοντάς τις και παρέχοντας μία μόνο έξοδο. Οι ακριβείς κανόνες επεξεργασίας εξαρτώνται από το είδος της λογικής πύλης που τους εφαρμόζει, αλλά για παράδειγμα, μια πύλη AND βγάζει μόνο 1 εάν και οι δύο είσοδοι είναι 1, διαφορετικά βγάζει 0.

Στο νέο σχήμα των ερευνητών, δύο συγχρονισμένα λέιζερ χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία εκρήξεων είτε των παροδικών είτε των μόνιμων ρευμάτων, τα οποία λειτουργούν ως είσοδοι στη λογική πύλη. Αυτά τα ρεύματα μπορούν είτε να αθροιστούν είτε να ακυρώσουν το ένα το άλλο για να δώσουν το ισοδύναμο ενός 1 ή 0 ως έξοδο.

Και λόγω των ακραίων ταχυτήτων των παλμών λέιζερ, η πύλη που προκύπτει είναι ικανή να λειτουργεί με ταχύτητες στα petahertz, που είναι ένα εκατομμύριο φορές πιο γρήγορα από τις ταχύτητες gigahertz που μπορούν να διαχειριστούν τα σημερινά ταχύτερα τσιπ υπολογιστών.

Προφανώς, η εγκατάσταση είναι πολύ μεγαλύτερη και πιο περίπλοκη από την απλή διάταξη των τρανζίστορ που χρησιμοποιούνται για τις συμβατικές λογικές πύλες και η συρρίκνωση της μέχρι τις κλίμακες που απαιτούνται για την κατασκευή πρακτικών τσιπ θα είναι μια μαμούθ εργασία.

Όμως, ενώ ο υπολογισμός petahertz δεν είναι κοντά στη γωνία σύντομα, η νέα έρευνα προτείνει ότι τα ηλεκτρονικά ελαφρών κυμάτων θα μπορούσαν να είναι μια πολλά υποσχόμενη και ισχυρή νέα λεωφόρος για εξερεύνηση για το μέλλον του χρήση υπολογιστή.

Πίστωση εικόνας: Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ / Michael Osadciw

Σφραγίδα ώρας:

Περισσότερα από Κέντρο μοναδικότητας