گوگل در نقطهای از کالیفرنیا در حال طراحی دستگاهی است که انقلابی در حوزه محاسبات به وجود خواهد آورد. این دستگاه یک کامپیوتر کوانتومی است. بزرگترین دستگاهی که بشر در زمینه محاسبات آنرا طراحی کرده است. این دستگاه قرار است به منظور حل مسائل عجیب و غریب فیزیک مورد استفاده قرار گیرد. به طوری که این مسائل را بهتر از ابرکامپیوترهای امروزی حل کند. New Scientist گزارش کرده است: «این دستگاه زودتر از آن چیزی که تصور میکنید، ساخته خواهد شد. حتا این احتمال وجود دارد که این دستگاه تا پایان سال آینده میلادی ساخته شود.»
انقلاب محاسبات کوانتومی قدمتی بس طولانی داشته و به دهه 80 میلادی باز میگردد. در آن دهه نظریهپردازان آگاه شدند کامپیوتری بر مبنای قوانین مکانیک کوانتومی به طور بالقوه بهتر از کامپیوترهای رایج و کلاسیک میتواند وظایف خاص را انجام دهد. اما طراحی فیزیکی این کامپیوترها خود چالش بزرگی بود. تا به امروز تلاشهای مختلفی در این زمینه انجام شده است. اما گوگل در نظر دارد جزء یکی از اولین شرکتهایی باشد که چنین کامپیوترهایی را طراحی کردهاند. برنامههای گوگل در این زمینه مخفیانه دنبال میشوند و گوگل سعی میکند در این زمینه کمتر اظهارنظر کند. اما پژوهشگران در تماسهای خصوصی که با دانشمندان این شرکت برقرار کردهاند، متقاعد شدهاند که گوگل در آستانه دستیابی به یک موفقیت بزرگ است.
سیمون دویت، در مرکز Riken گفته است: «آنها بدون شک راهبری اینگونه محاسبات را به دست خواهند گرفت. جای هیچگونه شکی در این زمینه وجود ندارد.» ماه گذشته میلادی (سپتامبر) مهندسان این شرکت بی سر و صدا در مقالهای عنوان کردند به شکل منحصر به فردی موفق به طراحی یک کامپیوتر کوانتومی شدند. این اولین کامپیوتر کوانتومی جهان است که میتواند محاسباتی که هیچ کامپیوتر کلاسیکی از عهده انجام آنها بر نمیآید را انجام دهد. اسکات آرونسون از دانشگاه تگزاس گفته است: «گوگل طرحی را در دست اجرا دارد تا ظرف چند سال آینده کامپیوتر کوانتومی خود را طراحی کند. این شرکت کار روی ساخت کامپیوتر 50 کیوبیتی را آغاز کرده است. این کامپیوتر در شرایطی ساخته خواهد شد که نمونه آزمایشی فعلی تنها 9 کیوبیتی است.»
به دلیل محدودیتهایی که محاسبات کلاسیک با آنها روبرو هستند، گوگل از ادیسون که یکی از پیشرفتهترین ابرکامپیوترهای جهان بوده و در مرکز محاسبات تحقیقات انرژی علمی ملی (NERSC) امریکا مستقر است، استفاده کرد. گوگل از این کامپیوتر به منظور شبیهسازی رفتار مدارهای کوانتومی روی شبکه فزایندهای از کیوبیتها در ابعاد 7x6 که برابر با 42 کیوبیت است استفاده کرد. اندازه روبه رشد این شبکه نه تنها فرآیند محاسبات را با پیچیدگی روبرو میکند، بلکه به حافظه بسیار زیادی برای ذخیرهسازی دادهها نیاز دارد. یک شبکه 6x4 تنها به 268 مگابایت حافظه نیاز دارد. این مقدار حافظه کمتر از حافظهای است که در گوشیهای هوشمند از آن استفاده میشود. اما یک شبکه 6x7 به 70 ترابایت حافظه نیاز دارد که 10 هزار برابر بیشتر از کامپیوترهای شخصی است. گوگل در همین نقطه متوقف شده است به دلیل اینکه در حال حاضر اندازه بزرگتر دست یافتنی نیست.
یک شبکه 48 کیوبیتی به 2,252 پتابایت حافظه نیاز دارد که تقریبا به فضایی دو برابر بیشتر از فضایی که قویترین ابرکامپیوتر جهان به آن تجهیز شده است، نیاز دارد. اگر گوگل این مشکل را حل کند، قادر خواهد بود هر کامپیوتری در جهان را شکست دهد.
علی جاوهای، دانشمند ایرانی دانشگاه کالیفرنیا در برکلی و همکارانش با استفاده از نانولولههای کربنی و روانساز موتور موفق به ساخت کوچکترین ترانزیستور جهان شده است.
به گزارش ایسنا به نقل از سایتک، اندازه ترانزیستورها از اهمیت بسیار زیادی در ارتقای فناوری رایانه برخوردارند. ترانزیستورهای سیلیکونی کوچکتر دارای قدرت محاسباتی بیشتری هستند و پردازشگرها را سریعتر و کارآمدتر میسازند اما سیلیکون از محدودیتهای خاص خود برخوردار است.
ترانزیستورها دارای سه پایانه موسوم به تخلیه، منبع و درگاه هستند. جریان از منبع به پایانه تخلیه جریان مییابد؛ سپس توسط درگاه مورد کنترل قرار میگیرد که بسته به ولتاژ اعمال شده، خاموش و روشن میشود.
از آنجایی که سیلیکون چنین جریان آزادی از الکترون را ممکن میسازد، ذرات با کوچک شدن درگاه، از میان آن عبور میکنند. زمانیکه این مساله اتفاق میافتد، ترانزیستور دچار نشت انرژی میشود.
اکنون پرفسور علی جاوهای یک جایگزین برای ترانزیستورها تولید کرده که منجر به ساخت کوچکترین ترانزیستور جهان با درگاهی به قطر یک نانومتر شده است. برای مقایسه، یک رشته موی انسان حدود 50 هزار نانومتر است.
جاوهای و همکارانش توانستند این کار را با استفاده از نانولولههای کربنی و دیسولفید مولیبدن(MoS2) انجام دهند که یک روانکننده موتور ماشین است. این ماده جزء خانوادهای از مواد با قابلیت کاربری در لیزرها، سلولهای خورشیدی، الایدیها و ترانزیستورهای با ابعاد نانو است.
ماده MoS2 مانند سیلیکون دارای ساختار شبکهای بلوری است اما الکترونها به سادگی سیلیکون در آن حرکت نمیکنند و کنترلشدهتر هستند.
این تحقیق در مجله ساینس منتشر شده است.