Kompyuterlar kelajakda electronlar emas, photonlar bilan ishlashi mumkin

Sizga bir narsa haqida gapirayapman — bu haqiqatan ham muhim va texnologiya bilan shug'ullanadigan har bir kishi bilishi kerak.

Boshlangan joy

1940-yillarda kompyuterlar electronlar — manfiy zaryadli zarrachalar — ustiga qurila boshladi. Shu paytda Pensilvaniya universitetida ENIAC — dunyodagi birinchi universal electron kompyuter yaratildi. U butun xonani egallar edi, lekin ko'rsatdiki, electronlar insonlardan tezroq hisoblashlarni bajarishi mumkin.

O'shandan beri har bir kompyuter, telefon va AI tizimi shu asosda ishlaydi. Lekin endi muammo paydo bo'ldi.

Electronlarning cheklovi

Electronlar chip ichida harakatlanayotganda, ular zaryad tashishadi. Bu degani — ular boshqa zarrachalar bilan to'qnashadi, issiqlik hosil qiladi va energiya yo'qotadi. Tasavvur qiling: odamlarni tor koridordan o'tkazishga urinayapsiz. Hammasi ishqalanish va qarshilik bilan bog'liq.

Endi AI qo'shsangiz — vaziyat yanada murakkablashadi. AI tizimlari juda katta hajmdagi ma'lumotlarni qayta ishlashi kerak. Barcha bu hisob-kitoblar katta energiya talab qiladi va qizib ketadi.

Yoruqlik yechim bo'lishi mumkinmi?

Photonlar — yorug'lik zarrachalari — ma'lumot tashishda juda yaxshi. Ular zaryadsiz, shuning uchun yorug'lik tezligida materiallar ichida minimal energiya yo'qotib harakatlanadi. Shu sababli optik tolali kabellar internet uchun shunchalik yaxshi ishlaydi.

Ammo bir muammo bor: photonlar kompyuterlarda kerak bo'ladigan almashtirish operatsiyalarini bajarolmaydi. Chip doim qaror qabul qiladi — signalni yoqadi va o'chiradi. Photonlar bunga ojiz.

Demak, yorug'lik aloqa uchun zo'r, lekin hisoblash uchun emas.

Yangi kashfiyot: Gibrid zarrachalar

Penn universiteti olimlari — fizik Bo Zhen boshchiligida — qiziq yechim topdi. Ular exciton-polariton yaratdi. Bu — photonlarni juda yupqa yarimo'tkazgich material ichida tutib, electronlar bilan kuchli bog'lash orqali hosil qilingan maxsus zarracha.

Buni jamoa sifatida tasavvur qiling. Electron o'zaro ta'sir qilish va almashtirishni bajaradi. Photon tezlik va samaradorlikni keltiradi. Birga ular yangi narsaga aylanadi.

Bu gibrid zarracha kompyuterlar uchun kerakli signal almashishni bajaradi, lekin an'anaviy electronikaga nisbatan kamroq energiya sarflaydi. Qancha kam? Jamoa yorug'lik almashishini atigi 4 kvadrilliondanchajoul bilan ko'rsatdi. Bu son odamlar uchun deyarli anglab bo'lmaydi, lekin hisoblash dunyosida bu katta voqea.

AI uchun nimaga o'xshaydi?

Nima uchun bu muhim? Hozirgi photonic AI chip-lar hali ham ba'zi qadamlar uchun yorug'lik signalini electronikaga aylantirishi kerak. Bu jarayon sekin va ko'p energiya talab qiladi. Mashqiyotga o'xshaydi — tez mashina, lekin har bir benzin stansiyasida to'xtashi kerak.

Exciton-polaritonlar bilan bu aylantirish shart bo'lmasligi mumkin. AI tizimlari ko'proq operatsiyalarni yorug'lik bilan bajarishi mumkin. Bu tezroq ishlov va kamroq energiya sarf degani.

AI chip-lar kameradan to'g'ridan-to'g'ri ma'lumotni qayta ishlashi mumkin. Bu ma'lumot markazlarini (hozirda ajoyib darajada ko'p energiya sarflaydigan) samarasroq qiladi, qurilmalaringizni batareykasini uzoqroq ushlab turadi.

Haqiqat

Bu hali ham dastlabki tadqiqot. Jamoa texnologiya laboratoriyada ishlashini ko'rsatdi, lekin uni amaliy chip-larga aylantirish boshqa masala. Ehtimol, yillar o'tgach yangi qurilmalarda ko'ramiz — agar bo'lsa.

Lekin muhimi — bu kichik yaxshilanish emas. Bu hisoblash apparaturasiga tamomila boshqacha yondashuv. Hozirgi texnologiya chegaralarini — issiqlik, energiya sarfi, tranzistorlarni zich joylashtirish qiyinligini — boshqacha yo'l bilan yengish mumkin.

Ba'zan eng katta yangilanishlar biror narsani kichikroq yoki tezroq qilishdan emas, balki asosni qayta o'ylashdan keladi.

Siz bu haqda nima deb o'ylaysiz? Yorug'likga asoslangan hisoblash sizni hayratlantiradimi yoki juda uzoq kelajak kabi tuyuladimi? Fikringizni kommentariyada yozing!