Ученые доказали, что можно построить компьютер на основе одного атома

Компьютеры можно строить даже на основе таких маленьких частиц, как атомы. Доказали это исследователи из Университета Тулейна, штат Луизиана, США. В их исследовании, опубликованном в The European Physical Journal Plus, рассказывается, что даже одного атома достаточно, чтобы хранить и обрабатывать данные.

Как рассказывает Scitechdaily.com, когда мы говорим «компьютер», мы понимаем устройство, которое может обрабатывать информацию посредством ввода и вывода. Тут возникает вопрос о том, какие объекты могут выполнять эти вычисления и насколько маленькими они могут быть. Сегодня, когда мы уже подходим к границе возможностей современных техпроцессов (размеры транзисторов уже приближаются к возможному минимуму), этот вопрос становится особенно актуальным — и он, по словам ученых, может привести к развитию новой вычислительной парадигмы.

Джерард МакКол и его команда показали, что атомы — одни из основных строительных блоков материи — вполне годятся на роль резервуара для вычислений, а обработка и ввод-вывод информации могут быть полностью оптическими.

«У нас была идея, что способность к вычислениям — это универсальное свойство, которым обладают все физические системы, но в рамках этой парадигмы существует огромное количество рамок для того, как можно было бы попытаться выполнить вычисления», — сказал МакКол.

Они с коллегами хотели доказать, что система на одном атоме с полностью оптическими входом и выходом может демонстрировать нелинейные свойства. Сегодня нелинейность особенно актуальна, ведь на передний план выходят нейроморфные вычислители или ИИ-вычислители, в каком-то смысле повторяющие работу мозга — и нелинейные по своей сути.

По словам ученых, нелинейный одноатомный компьютер с входной информацией, закодированной непосредственно в свет, и выходом также в виде света — может быть вполне реальным. Результат вычислений такой системы определяют фильтры на выходе.

«Наши исследования подтвердили, что этот подход в принципе работает, а также доказали тот факт, что система работала лучше, когда входной свет был представлен таким образом, чтобы вызвать более высокую степень нелинейности в системе, — объяснил автор. — Я бы, наверное, сказал, что этой работой мы пытаемся подчеркнуть, что минимальная система, способная к вычислениям, действительно существует на уровне одного атома, и что вычисления могут быть выполнены исключительно с помощью оптических процессов».