Журнал «Компьютерра» № 7 от 20 февраля 2007 года

Пока приходится обходиться приближенными моделями. К счастью, далекие электроны Вселенной слабо влияют на практически интересные результаты, и приближенных расчетов пока вполне хватает. Но как же тогда быть с принципами? Остается эксперимент.

В данном эксперименте квантовое состояние лазерного импульса кодируется в суперпозиции состояний возбужденных и невозбужденных атомов облака. Поэтому восстановить импульс при замене невозбужденных атомов атомами из другого облака удалось только благодаря их принципиальной неразличимости. А эти облачка имеют просто гигантские по атомным меркам размеры и разнесены в пространстве на расстояние, видимое невооруженным глазом. То есть принцип неразличимости тождественных частиц, косвенно подтверждавшийся ранее выводами квантовой статистики, тут впервые продемонстрирован на объектах почти классических размеров.

Впрочем, такая интерпретация экспериментов может показаться спорной. Можно ли считать два облака в основном квантовом состоянии неразличимыми, ведь в них наверняка разное количество атомов и уже по этому признаку они разные? Тогда о какой неразличимости речь? Просто отдельных атомов, их ансамблей в основном состоянии, участвовавших в запоминании и излучении импульса, или произвольных частей облаков с одинаковым количеством атомов?

Интерпретация этих экспериментов, по-видимому, будет еще обсуждаться. Но, во всяком случае, принципиальную возможность нового способа манипулирования с квантовой информацией они демонстрируют вполне убедительно. Пока трудно сказать, найдет ли предложенный способ практическое применение в информационных технологиях, но использование этой техники в сверхчувствительных сенсорах вращения и сил гравитации авторы уже обещают. ГА

Пузырьковый компьютер

Неординарная идея пришла в голову специалистам из Массачусетского технологического института. Там разработаны все основные компоненты гидрокомпьютера, вычисления в котором могут выполняться с помощью пузырьков, путешествующих в кремниевых микроканалах с жидкостью.

На первый взгляд идея пузырьковых вычислений кажется если и не бредом, то околонаучным развлечением праздных университетских профессоров. Чего же можно ожидать от пузырькового компьютера, который, несмотря на каналы микронных размеров, будет заведомо крупнее и гораздо медленней современных электронных чипов? Но не станем торопиться с выводами, тем более что за это дело взялись прагматичные американцы.

Ученые обнаружили, что направлением движения газового пузырька в канале легко управлять с помощью других пузырьков. Дело в том, что когда пузырек достигает развилки, он всегда поворачивает туда, где меньше сопротивление потоку жидкости. Присутствие пузырька в канале значительно увеличивает сопротивление, и, если есть возможность повернуть, следующий пузырек за ним не пойдет. Пользуясь этими свойствами, из каналов нетрудно изготовить различные логические вентили. Проще всего выглядит вентиль «И-ИЛИ», который напоминает букву Х. Причем толщина каналов может быть разной, и маленькие пузырьки могут управлять движением больших, «усиливая сигнал» подобно транзистору. Вентиль «И с отрицанием» более сложен, но этой пары вентилей уже достаточно, чтобы, в принципе, собрать пузырьковую логическую схему любой сложности. С помощью каналов можно изготовить ячейку памяти и другие элементы компьютера. Для примера ученые уже сделали пузырьковые аналоги триггера, счетчика, кольцевого осциллятора и ряд других устройств. Готовы и устройства для преобразования сигнала из электрической формы в пузырьковую и обратно. Но зачем все это нужно?

Технология микроструйных химических «лабораторий в чипе» уже не новинка. Эти системы хороши, если приходится работать с микроскопическими количествами очень дорогих или опасных веществ и выполнять с ними тысячи реакций для анализа их состава или синтеза различных вариантов полезного продукта. Микронные каналы «лабораторий» изготавливают по отработанной кремниевой технологии, а потоками химикатов в них распоряжаются с помощью электромагнитных заслонок и помп, управляемых обычным компьютером. Но заслонки и помпы сравнительно громоздки и не очень надежны, твердые продукты реакций быстро засоряют каналы, так что большинство работ в химических лабораториях, как и много веков тому назад, выполняют с помощью стеклянных колб, реторт и пробирок. Но теперь, возможно, ситуация изменится. По крайней мере часть логических операций в химическом чипе можно будет выполнить с помощью мигрирующих по каналам пузырьков, что поможет сократить количество помп и заслонок, а то и вовсе отказаться от них.

По оптимистичным прогнозам, первые чипы с пузырьковой логикой для некоторых приложений можно будет увидеть на рынке через два-три года. ГА

Микрофишки