Nowe technologie

Mikroprocesory: co po krzemie

Science
Układy scalone wykorzystujące krzem za kilka lat odejdą do historii – twierdzą naukowcy. Aby dać sobie radę z przetwarzaniem coraz większej liczby informacji, musimy sięgnąć po zupełnie nowe rozwiązania
Konwencjonalna konstrukcja układów scalonych przetrwa najwyżej dekadę – mówili naukowcy na zakończonej w piątek konferencji zorganizowanej przez Instytut Fizyki Uniwersytetu Londyńskiego. Pojawiły się jednak opinie jeszcze bardziej radykalne: – Krzemowym scalakom zostały góra cztery lata – mówił Suman Datta z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii.
Dziś trudno sobie nawet wyobrazić komputery, w których nie ma układów scalonych wykorzystujących krzem. Dzięki postępowi w technice ich produkcji możliwa była miniaturyzacja, a jednocześnie zwiększanie pojemności i mocy obliczeniowej komputerów. Dlaczego zatem specjaliści mówią o końcu epoki krzemu? Wszystko przez miniaturyzację. Już teraz poszczególne elementy konstrukcyjne tranzystorów zbliżyły się do granicy praw fizyki, za którą trzeba brać pod uwagę zjawiska zachodzące między pojedynczymi cząsteczkami. Jak to ujęli naukowcy, takie układy „przeciekają”, nie mogą przechowywać ani przetwarzać informacji. Pora na coś nowego.
Jednym z pomysłów, które mają szansę zastąpić w najbliższej przyszłości krzem, jest nanotechnologia, czyli technika wykorzystująca do budowy urządzeń cząsteczki i pojedyncze atomy. Największe nadzieje specjaliści wiążą z nanorurkami węglowymi – walcowatymi strukturami o szerokości tysiące razy mniejszej niż średnica włosa, porównywalnymi wielkością z cząsteczkami białka. Udało się już zbudowanie z nanorurek pojedynczych tranzystorów – podstawowych elementów układów scalonych. Kłopot z nanorurkami polega jednak na tym, że to, czy są półprzewodnikiem czy też przewodzą prąd jak zwykły metal, zależy od ułożenia w nich atomów węgla. To zaś trudno sprawdzić. Podczas londyńskiej konferencji inżynierowie z Uniwersytetu Leeds zademonstrowali, w jaki sposób z takich nanorurek można zbudować odpowiednik układu scalonego, testując każdą węglową nanorurkę z osobna, a następnie umieszczając ją z niezwykłą dokładnością w odpowiednim miejscu. – Dzięki tej technice można skonstruować urządzenia wykorzystujące nanorurki węglowe o stopniu skomplikowania nieosiągalnym w inny sposób – twierdzi Chris Allen z Uniwersytetu Leeds. Powstały już pierwsze układy pamięci wykorzystujące nanorurki, jak również zbudowane wokół nich konwencjonalne (krzemowe) układy scalone. Jeśli nanorurki węglowe uznamy za pomysł z (odległej) przyszłości, to kolejna propozycja naukowców powinna należeć do kategorii fantastyki naukowej. W Londynie zespoły z Holandii i USA prezentowały zastosowania nadprzewodników (materiałów przewodzących z zerowym oporem) do budowy tzw. komputera kwantowego. Już wkrótce biologiczny komputer wykorzysta do obliczeń łańcuchy DNA W takim komputerze rolę bitów informacji (czyli 0 lub 1) przejęłyby tzw. kubity (bity kwantowe, z ang. qubits). W odróżnieniu od bitów mogą one przyjmować jednocześnie oba stany odpowiadające 0 i 1. Dzięki temu rosną możliwości przetwarzania danych i objętość pamięci. – Dzięki komputerom kwantowym będzie można poradzić sobie z niektórymi problemami w ciągu kilku sekund, podczas gdy na klasycznym komputerze zajęłoby to prawie nieskończoność – mówił niedawno sieci BBC prof. David Awschalom z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara. Co może pełnić funkcję takich kubitów? W Londynie Hans Mooji z Uniwersytetu Technicznego Delft oraz Raymond Simmon z amerykańskiego Narodowego Instytutu Standardów i Technologii zademonstrowali kubity z nadprzewodzącego aluminium. Te elementy mogły przesyłać między sobą informacje – co jest niezbędne do skonstruowania działającego komputera kwantowego. Innym nowym pomysłem jest komputer biologiczny wykorzystujący do obliczeń łańcuchy DNA. Szybkością nie jest w stanie konkurować z innymi propozycjami naukowców, ale umożliwia – tak jak komputer kwantowy – wykonywanie kilku zadań jednocześnie. Na razie komputer biologiczny (o nazwie MAYA-II) potrafi wygrać z człowiekiem w kółko i krzyżyk. masz pytanie, wyślij e-mail do autora p.koscielniak@rp.pl
Źródło: Rzeczpospolita

REDAKCJA POLECA

NAJNOWSZE Z RP.PL