Gerbang Logika Baru Sejuta Kali Lebih Cepat Dari Chips Hari Ini, PlatoBlockchain Data Intelligence. Pencarian Vertikal. ai.

Gerbang Logika Baru Sejuta Kali Lebih Cepat Dari Chips Hari Ini

Stempel Waktu: 23 Mei 2022 10
gerbang logika komputasi gelombang cahaya dengan cepat

As Hukum Moore mulai melambat, pencarian sedang dilakukan untuk mencari cara baru untuk menjaga peningkatan eksponensial dalam kecepatan pemrosesan. Penelitian baru menunjukkan bahwa pendekatan eksotis yang dikenal sebagai "elektronik gelombang cahaya" bisa menjadi jalan baru yang menjanjikan.

Sementara inovasi dalam chip komputer masih jauh dari mati, ada tanda-tanda bahwa peningkatan eksponensial dalam daya komputasi yang telah kita biasakan selama 50 tahun terakhir adalah mulai melambat. Ketika transistor menyusut menjadi hampir skala atom, semakin sulit untuk dimasukkan ke dalam chip komputer, melemahkan tren yang pertama kali diamati Gordon Moore pada tahun 1965: bahwa jumlahnya berlipat ganda kira-kira setiap dua tahun.

Tetapi tren yang sama pentingnya dalam kekuatan pemrosesan mereda jauh lebih awal: “Penskalaan Dennard,” yang menyatakan bahwa konsumsi daya transistor turun sesuai dengan ukurannya. Ini adalah kecenderungan yang sangat berguna, karena chip cepat panas dan rusak jika mereka menarik terlalu banyak daya. Penskalaan Dennard berarti bahwa setiap kali transistor menyusutank, begitu pula konsumsi dayanya, yang memungkinkan chip berjalan lebih cepat tanpa membuatnya terlalu panas.

Namun tren ini berhenti pada tahun 2005 karena meningkatnya dampak kebocoran arus pada skala yang sangat kecil, dan kenaikan eksponensial dalam laju jam chip mereda. Pembuat chip merespons dengan beralih ke pemrosesan multi-core, di mana banyak prosesor kecil berjalan secara paralel untuk menyelesaikan pekerjaan lebih cepat, tetapi kecepatan clock tetap kurang lebih stagnan sejak saat itu.

Namun sekarang, para peneliti telah mendemonstrasikan dasar-dasar teknologi yang memungkinkan kecepatan clock satu juta kali lebih tinggi daripada chip saat ini. Pendekatan ini bergantung pada penggunaan laser untuk menghasilkan ledakan ultra-cepats listrik dan telah digunakan untuk membuat gerbang logika tercepat yang pernah ada — blok bangunan fundamental dari semua komputer.

Apa yang disebut "elektronik gelombang cahaya" bergantung pada fakta bahwa mungkin menggunakan sinar laser untuk membangkitkan elektron dalam bahan konduktor. Para peneliti telah menunjukkan bahwa pulsa laser ultra-cepat mampu menghasilkan semburan arus pada rentang waktu femtosecond—sepersejuta dari satu miliar detik.

Melakukan sesuatu yang berguna dengan mereka terbukti lebih sulit dipahami, tetapi dalam kertas masuk Alam, peneliti menggunakan kombinasi studi teoretis dan pekerjaan eksperimental untuk merancang cara menggunakan fenomena ini untuk pemrosesan informasi.

Ketika tim menembakkan laser ultra-cepat mereka ke kawat graphene yang digantung di antara dua elektroda emas, itu menghasilkan dua jenis arus yang berbeda. Beberapa elektron yang tereksitasi oleh cahaya terus bergerak ke arah tertentu setelah lampu dimatikan, sementara yang lain webersifat sementara dan wekembali hanya bergerak saat cahaya was aktif. Para peneliti menemukan bahwa mereka dapat mengontrol jenis arus yang dibuat dengan mengubah bentuk pulsa laser mereka, yang kemudian digunakan sebagai dasar gerbang logika mereka.

Gerbang logika bekerja dengan mengambil dua input — baik 1 atau 0 — memprosesnya, dan memberikan satu output. Aturan pemrosesan yang tepat tergantung pada jenis gerbang logika yang menerapkannya, tetapi misalnya, gerbang AND hanya menghasilkan 1 jika kedua inputnya adalah 1, jika tidak, akan menghasilkan 0.

Dalam skema baru para peneliti, dua laser yang disinkronkan digunakan untuk membuat semburan arus transien atau permanen, yang bertindak sebagai input ke gerbang logika. Arus ini dapat menambah atau membatalkan satu sama lain untuk memberikan output yang setara dengan 1 atau 0.

Dan karena kecepatan pulsa laser yang ekstrem, gerbang yang dihasilkan mampu beroperasi pada kecepatan dalam petahertz, yang satu juta kali lebih cepat daripada kecepatan gigahertz yang dapat dikelola oleh chip komputer tercepat saat ini.

Jelas, pengaturannya jauh lebih besar dan lebih kompleks daripada pengaturan transistor sederhana yang digunakan untuk gerbang logika konvensional, dan mengecilkannya ke skala yang diperlukan untuk membuat chip praktis akan menjadi tugas yang sangat besar.

Tapi sementara komputasi petahertz tidak ada dalam waktu dekat, penelitian baru menunjukkan bahwa elektronik gelombang cahaya bisa menjadi jalan baru yang menjanjikan dan kuat untuk dijelajahi untuk masa depan. komputasi.

Kredit Gambar: Universitas Rochester / Michael Osadciw

Stempel Waktu:

Lebih dari Hub Singularity