به گزارش خبرگزاری مهر، ظهور رایانه های دیجیتالی چند منظوره در میانه قرن بیستم، انقلابی و متحول کننده بود چرا که داده ورودی خلاصه شده به رایانه های دیجیتالی امکان می داد چند منظوره شوند. یعنی می شد آنها را برای انجام چند نوع محاسبه دوباره برنامه ریزی کرد و این بر خلاف پردازشگرهای آنالوگی بود که فقط بر اساس یک کار و هدف برنامه ریزی می شدند.
اگرچه رایانه های آنالوگ به دلیل عدم نیاز به ترجمه، اندازه گیری و رقمی کردن اطلاعات محاسبه ای، از مزیت برخوردارند اما آرایش مکانیکی و الکترونیکی آنها، مانع از رقابت با پیشرفت های صورت گرفته در مدارهای الکترونیکی تلفیقی است؛ پیشرفت هایی که به رایانه های دیجیتالی کمک می کند عملیات ها را با سرعت انجام دهند.
اما اکنون نادر انقطاع از دانشگاه پنسیلوانیا و همکارانش از دانشگاه تکزاس در اوستین و دانشگاه سانیو در ایتالیا نشان داده اند که فرامواد – کامپوزیت هایی طراحی شده از مواد طبیعی برای دستکاری امواج الکترومغناطیسی- می توانند به گونه ای طراحی شوند که در زمان عبور امواج نوری از آنها، دیفرانسیل و انتگرال فوتونیک انجام دهند.
ماده نظری که این محققان در نشریه ساینس توصیف کرده اند، می تواند عملیات ریاضی خاصی را بر روی نمای امواج نور انجام دهد، مانند یافتن مشتق اول یا دوم خود زمانی که امواج نور از این ماده عبور می کند.
تابش موج نور به یک سوی چنین ماده ای می تواند موجب شود مشتق نمای موج در سوی دیگر ماده شکل بگیرد : یک عملیات محاسباتی تقریبا فوری.
محققان معتقدند با مبادله دنده های مکانیکی و مدارهای الکتریکی برای مواد اوپتیکی که بر روی امواج نور کار می کنند، می توان دوباره شاهد درخشش عصر رایانه های آنالوگ بود اما این بار در مقایس میکرو و نانو.
پروفسور نادر انقطاع از دانشگاه پنسیلوانیا و یکی از مجریان این طرح می گوید: در مقایسه با رایانه های دیجیتالی، رایانه های آنالوگ جاگیر، پرمصرف و کند هستند.
وی افزود: اما با به کارگیری مفاهیم فرامواد اوپتیکی به این رایانه ها، یک روز قادر خواهیم بود این رایانه ها را در مقیاس نانو و میکرو، ساخته و با مصرف کمترین میزان انرژی سرعت آنها را به سرعت نور نزدیک کنیم.
محققان برای رسیدن به این فرامواد، یک شبیه ساز رایانه از یک فراماده ایده ال ساختند، دستگاهی که می توانست به خوبی نمای امواج ورودی را به شکل مشتق هایش، تغییر شکل دهد.
آنها سپس شبیه سازی های خود را به موادی خاصی مانند سیلیکون و اکسید روی دارای آلومینیوم که برای شیوه های ساخت کنونی مناسب اند، اعمال کردند.
انقطاع گفت: نتایج شبیه سازی این دو تقریبا یکسان بود، از این رو امیدواریم در آینده بتوانیم دیفرانسیل و انتگرال فوتونیک را در آزمایش فیزیکی انجام دهیم.
مشاهده و دست کاری این نوع نمای امواج نور یک رویداد روزمره برای کاربردهایی مانند پردازش تصویر است. با اینحال در حال حاضر این کار پس از آنکه امواج نور به سیگنال الکترونیکی در شکل اطلاعات دیجیتالی تبدیل شد، انجام شود.
فرامواد محاسباتی پیشنهاد شده این دانشمندان می تواند تقریبا به طور فوری چنین عملیات هایی را در موج اصلی انجام دهد مانند ورود نور از طریق لنز دوربین بدون تبدیل به امواج الکترونیکی.
وینچنزو گالدی از دانشگاه سانیو ایتالیا گفت: ضخامت ساختاری که ما ایجاد کرده ایم با طول موج اوپتیکی و حتی کوچک تر قابل مقایسه است. پیاده سازی عملیات های مشابه با سیستم های اوپتیکی معمولی مانند لنز ها و فیلترها ممکن است به ساختارهای ضخیم تر نیاز داشته باشد.
نظر شما