Nanomittakaavan tietokone toimii valon nopeudella

Analoginen laskenta, joka perustuu aaltojen vuorovaikutukseen metamateriaalien kanssa, on herättänyt merkittävää kiinnostusta vähän energiaa kuluttavana ja erittäin nopeana alustana suurten datamäärien käsittelyyn.

Suurempi kuva

Hyödyntämällä analogisia, aaltopohjaisia laskimia, jotka toimivat yksinomaan valoaaltojen avulla voivat suorittaa laskelmia nopeammin ja pienemmällä energialla.

Äskettäin Heedong Goh ja Andrea Alù New Yorkin kaupungin yliopiston Advanced Science Research Centeristä esittelevät suunnitelman nanokokoiselle aaltopohjaiselle laskin-tietokoneelle, joka pystyy ratkaisemaan matemaattisia ongelmia, kuten integro-differentiaaliyhtälöitä, valon nopeudella.

Eräs reitti, jonka tutkijat ovat valinneet valmistaakseen aaltopohjaisia analogisia tietokoneita, on suunnitella ne metamateriaaleihin, materiaaleihin, jotka on suunniteltu soveltamaan matemaattisia operaatioita tulevaan valoaaltoon.

Aiemmissa suunnitelmissa käytettiin laaja-alaisia metamateriaaleja – jopa 0,2 neliömetriä, mikä rajoittaa niiden skaalautuvuutta. Goh ja Alù ovat kyenneet pienentämään nämä rakenteet nanomittakaavaan, pituusasteikkoon, joka sopii integrointiin ja skaalautumiseen.

Kaksikon ehdottama laskin on valmistettu piistä ja se on muotoiltu monimutkaiseen geometriseen nanomuotoon, joka on optimoitu tiettyä ongelmaa varten.

Gohin ja Alùn laskelmat osoittavat, että heidän nanokokoisten aaltopohjaisten laskintekniikan pitäisi pystyä ratkaisemaan ongelmia lähes nollalla käsittelyviiveellä ja mitättömällä energiankulutuksella. He osoittavat, että kompaktin sirottimen ei-paikallinen vaste voidaan suunnitella antamaan valinnaisia operaatioita mielivaltaisille törmäysaalloille ja jopa ratkaisemaan integro-differentiaaliyhtälöitä, joiden ratkaisu havaitaan hajakentissä.

Vahvasti resonoivien ilmiöiden puute tekee vasteesta vankan, ja kompakti luonne avaa näiden prosessien skaalautuvuuden ja peräkkäisyyden, mikä tasoittaa tietä tehokkaalle, pienikokoiset analogisille laskimmille, jotka perustuvat suunniteltuihin mikrorakenteisiin.

Aiheesta aiemmin:

Analogialaskentaa verkon reunalle

Elektroninen ameba

Uusia sovelluksia metamateriaaleille