گیت‌های منطقی جدید میلیون‌ها برابر سریع‌تر از تراشه‌های امروزی هوشمند داده‌های پلاتوبلاک چین هستند. جستجوی عمودی Ai.

گیت های منطقی جدید میلیون ها بار سریعتر از تراشه های امروزی هستند

تمبر زمان: 23 مه 2022، 10:00 صبح
گیت منطقی محاسباتی الکترونیک موج نور سریع

As قانون مور شروع به کند شدن می کند، جستجو برای راه های جدید برای حفظ افزایش تصاعدی در سرعت پردازش ادامه دارد. تحقیقات جدید نشان می دهد که یک رویکرد عجیب و غریب به نام "الکترونیک موج نور" می تواند یک راه جدید امیدوار کننده باشد.

در حالی که نوآوری در تراشه های کامپیوتری هنوز مرده نیست، نشانه هایی وجود دارد که نشان می دهد افزایش تصاعدی در قدرت محاسباتی که در 50 سال گذشته به آن عادت کرده ایم، وجود دارد. شروع به کند شدن. همانطور که ترانزیستورها به مقیاس تقریبا اتمی کوچک می شوند، فشرده شدن بیش از پیش بر روی یک تراشه کامپیوتری سخت تر می شود و روندی را که گوردون مور برای اولین بار در سال 1965 مشاهده کرد کاهش می دهد: این که این تعداد تقریباً هر دو سال دو برابر می شد.

اما یک روند به همان اندازه مهم در قدرت پردازش خیلی زودتر از بین رفت:جرم گیری دنارد,که بیان می کرد مصرف برق ترانزیستورها متناسب با اندازه آنها کاهش یافته است. این یک تمایل بسیار مفید بود، زیرا تراشه ها در صورت مصرف بیش از حد انرژی به سرعت گرم می شوند و آسیب می بینند. مقیاس دنارد به این معنی است که هر بار ترانزیستورهای shrank، مصرف انرژی آنها نیز همینطور بود که باعث می شد تراشه ها سریعتر بدون گرم شدن بیش از حد آنها اجرا شوند.

اما این روند در سال 2005 به دلیل افزایش تأثیر نشت فعلی در مقیاس های بسیار کوچک از بین رفت و افزایش تصاعدی در نرخ کلاک تراشه کاهش یافت. تراشه‌سازان با تغییر به پردازش چند هسته‌ای پاسخ دادند، جایی که بسیاری از پردازنده‌های کوچک به صورت موازی کار می‌کنند تا کارها را سریع‌تر انجام دهند، اما نرخ کلاک از آن زمان کم و بیش ثابت مانده است.

با این حال، اکنون محققان پایه های فناوری را نشان داده اند که می تواند نرخ ساعت را یک میلیون برابر بیشتر از تراشه های امروزی مجاز کند. این رویکرد بر استفاده از لیزر برای ایجاد انفجار فوق سریع متکی استs از الکتریسیته و برای ایجاد سریعترین گیت منطقی - بلوک ساختمانی اساسی همه کامپیوترها - استفاده شده است.

به اصطلاح "الکترونیک موج نور" بر این واقعیت تکیه دارد که می توان از نور لیزر برای تحریک الکترون ها در مواد رسانا استفاده کرد. محققان قبلاً نشان داده‌اند که پالس‌های لیزری فوق سریع می‌توانند در مقیاس‌های زمانی فمتوثانیه - یک میلیونیم یک میلیاردم ثانیه - انفجار جریان ایجاد کنند.

انجام هر کاری مفید با آنها گریزان تر است، اما در یک کاغذ در طبیعت, محققان از ترکیبی از مطالعات نظری و کارهای تجربی برای ابداع راهی برای استفاده از این پدیده برای پردازش اطلاعات استفاده کردند.

هنگامی که این تیم لیزر فوق سریع خود را روی یک سیم گرافنی که بین دو الکترود طلا قرار داشت شلیک کرد، دو نوع جریان متفاوت تولید کرد. برخی از الکترون های برانگیخته شده توسط نور پس از خاموش شدن نور به حرکت خود در جهت خاصی ادامه دادند، در حالی که برخی دیگر weدوباره گذرا و weتنها در حال حرکت هستید در حالی که نور waفرزند پسر. محققان دریافتند که می توانند نوع جریان ایجاد شده را با تغییر شکل پالس های لیزر خود کنترل کنند. سپس به عنوان پایه دروازه منطقی آنها استفاده شد.

گیت های منطقی با گرفتن دو ورودی - 1 یا 0 - آنها را پردازش می کنند و یک خروجی واحد ارائه می دهند. قوانین پردازش دقیق بستگی به نوع گیت منطقی دارد که آن‌ها را پیاده‌سازی می‌کند، اما برای مثال، یک گیت AND فقط اگر هر دو ورودی آن 1 باشند، یک خروجی 1 می‌دهد، در غیر این صورت یک خروجی 0 می‌دهد.

در طرح جدید محققان، از دو لیزر همزمان برای ایجاد انفجارهای جریان گذرا یا دائمی استفاده می‌شود که به عنوان ورودی‌های گیت منطقی عمل می‌کنند. این جریان ها می توانند با هم جمع شوند یا یکدیگر را خنثی کنند تا معادل 1 یا 0 را به عنوان خروجی ارائه دهند.

و به دلیل سرعت بسیار زیاد پالس های لیزر، گیت به دست آمده می تواند با سرعت های پتاهرتز کار کند که یک میلیون بار سریعتر از سرعت گیگاهرتزی است که سریع ترین تراشه های کامپیوتری امروزی می توانند مدیریت کنند.

بدیهی است که راه اندازی بسیار بزرگتر و پیچیده تر از آرایش ساده ترانزیستورهای مورد استفاده برای گیت های منطقی معمولی است و کوچک کردن آن تا مقیاس های مورد نیاز برای ساخت تراشه های عملی یک کار بزرگ خواهد بود.

اما در حالی که محاسبات پتاهرتز به این زودی ها در دسترس نیست، تحقیقات جدید نشان می دهد که الکترونیک امواج نور می تواند یک راه جدید امیدوارکننده و قدرتمند برای کاوش در آینده باشد. محاسبه.

اعتبار تصویر: دانشگاه روچستر / مایکل اوسادچیو

تمبر زمان:

بیشتر از تکینگی هاب