Znajdź zawartość

Badacze z HP ogłosili, że memrystor, opracowany niedawno czwarty (po oporniku, kondensatorze i cewce) podstawowy obwód pasywny, ma większe możliwości niż dotychczas przypuszczano. Okazało się bowiem, że memrystor jest nie tylko w stanie przechowywać dane, ale również przeprowadzać obliczenia. Urządzenia korzystające z memrystora mogą zmienić standardową architekturę komputerów, gdyż pozwolą na przeprowadzenie obliczeń tam, gdzie dane są przechowywane, zamiast w wyspecjalizowanej centralnej jednostce obliczeniowej - mówi R. Stanley Williams z HP. Innymi słowy przewidujemy powstanie mniejszych i bardziej energooszczędnych komputerów w przyszłości, nawet wówczas, gdy nie będzie już możliwe dalsze zmniejszanie tranzystorów - dodaje. Możliwość zbudowana memrystora została przewidziana w roku 1971 przez profesora Leona Chua. Udało się go skonstruować w 2008 roku. Od tamtej pory połączono już memrystory z tranzystorami, z całym układem CMOS oraz przedstawiono teoretyczne podstawy budowy spintronicznego memrystora.

Od pewnego czasu fizycy spekulują, że koncepcja zamkniętej pętli czasu (CTC - closed timeline curve) mogłaby przyczynić się do stworzenia komputerów wykorzystujących idealne stany kwantowe, a nawet spowodować powstanie standardowych maszyn, które, po wyposażeniu ich w CTC, byłyby tak samo wydajne, jak komputery kwantowe. Mowa tutaj o koncepcji, która zakłada, że komputer z dostępem do zamkniętej pętli czasu (a więc takiej, która wraca do swojego początku) mógłby wysłać rezultaty obliczeń do swojej przeszłości. Tym samym bardzo szybko po wprowadzeniu danych otrzymalibyśmy wynik. Najnowsze badania, przeprowadzone przez naukowców z IBM-a i University of Waterloo wskazują jednak, że jeśli nawet CTC istnieją, to nie przyczynią się do tak znacznego wzrostu mocy obliczeniowej jak sądzono. Uczeni wyjaśniają, że specjaliści rozważający przydatność zamkniętych pętli czasu wpadli w "pułapkę linearności". Koncepcja CTC zakłada bowiem, że zmiany kwantowe są nielinearne, podczas gdy kwantowe systemy mechaniczne ewoluują w sposób linearny. Zdaniem Charlesa Bennetta, Graeme Smitha, Johna Smolina i Debbie Leung korzyści, które miały przynieść CTC, wynikały z tego, że analizowano ewolucję poszczególnych czystych stanów kwantowych i linearnie rozciągano wnioski tak, by określić ewolucję stanów mieszanych. To właśnie nazywa się "pułapką linearności", gdy teorie nielinearne rozważa się w sposób linearny. Zdaniem wymienionych naukowców, zastosowanie CTC w obliczeniach spowoduje, że dane wyjściowe nie będą skorelowane z danymi wejściowymi, przez co nie będą zbyt użyteczne przy obliczeniach. Problem z wcześniejszymi teoriami polega na tym, że nie brały one pod uwagę fizycznych procesów wyboru danych wejściowych na potrzeby obliczeń. W teorii nielinearnej dane na wyjściu nie zależą tylko od danych wejściowych ale również od sposobu ich wyboru - mówi Smith. Scott Aaronson z MIT-u, który też zajmował się możliwymi zaletami wykorzystania CTC w obliczeniach, nie zgadza się z takim postawieniem sprawy. Mówi, że brał pod uwagę problemy nieliniowością systemu, ale nie uważa, by odgrywały aż tak dużą rolę, jak chcą tego Bennett i jego koledzy. Prawdziwy powód niezgody jest następujący: w znanym nam wszechświecie CTC niemal na pewno nie istnieją. A więc zadając pytanie o prawidłowy model komputerowy je wykorzystujący, tak naprawdę zadajemy dziwaczne i źle zdefiniowane pytanie - stwierdza Aaronson.

Bioinżynierowie już jakiś czas temu doszli do logicznego wniosku, że organizmy jednokomórkowe, badane przez nich w ramach eksperymentów nad tworzeniem "obwodów" przydatnych do tworzenia białek czy związków chemicznych, pod wpływem takiego samego bodźca będą reagowały w taki sam sposób. Przekonanie to obalił właśnie Lingchond You z Duke University. Podczas serii eksperymentów zauważył, że bakterie wykazują bistabilność, czyli zdolność do istnienia w dwóch różnych stanach stacjonarnych. To umożliwia ich przeprogramowywanie, co może mieć olbrzymie znaczenie w obwodach używanych do produkcji białek, enzymów czy związków chemicznych. Niewykluczone też, że właściwość tę uda się wykorzystać do podawania różnych lekarstw bądź selektywnego zabijania komórek rakowych. Odkryliśmy, że w populacji identycznych komórek,niektóre mogą reagować w jeden sposób, a inne w drugi. Wydaje się, że jest to proces przewidywalny, a więc możemy go brać pod uwagę przy tworzeniu obwodów - napisali w Nature Chemical Biology You i jego student Cheemeng Tan. Bistabilność komórek przypomina zatem to, co dzieje się z przełącznikami w obwodach elektrycznych - mogą przyjmować dwa stany, a więc można wykorzystać je do dokonywania obliczeń. Naukowcy zauważają, że wcześniej nie doceniano złożoności układów, w których wykorzystano komórki. Sądzono, że zmiany genetyczne nie doprowadzą do zmian w samym działaniu komórek, traktowano je więc jak elementy pasywne obwodu. Teraz wiemy, że gdy układ jest aktywowany, wpływa na komórkę, która w odpowiedzi daje dodatkowe informacje do układu. Dotychczas na ten temat jedynie teoretyzowano, ale nie udowodniono takiej możliwości eksperymentalnie - mówi Tan. Podczas swoich eksperymentów naukowcy wykorzystali kolonię genetycznie zmodyfikowanych E.coli, tworzących obwód. Po zewnętrznej stymulacji część komórek "przełączyła się" w pozycję "on" i rosły one wolniej, a reszta była w stanie "off" i rosła szybciej.

Jednym z największych problemów stojących przed specjalistami pracującymi nad komputerem kwantowym jest uodpornienie takiej maszyny na zakłócenie zewnętrzne. Dzięki pracom fizyków z University of Queensland może stać się to znacznie prostsze. Doktorzy Tom Stace, Andrew Doherty i Sean Barrett wykazali, że obliczenia kwantowe są bardzo odporne na liczne błędy. Okazało się, że urządzenie do obliczeń kwantowych może prawidłowo działać nawet wówczas gdy 10% jego komponentów wykonuje błędne wyliczenia. Prawidłowe wyniki otrzymamy też, gdy nawet 50% komponentów ulegnie awarii. "Urządzenia kwantowe są bardzo wrażliwe na zakłócenia z otoczenia, a ich wydajność może być znacząco upośledzona przez błędy. Nasze badania skupiały się zatem na opracowaniu sposobu na produkcję użytecznego urządzenia kwantowego z niedoskonałych komponentów. Te teoretyczne prace pozwalają nam stwierdzić, na ile precyzyjnie musi działać kwantowa maszyna, by spełnić swoje zadanie" - stwierdził Stance.