Статьи и заметки

Ученые создали логические вентили для теплового компьютера. Вентили – основные элементы логической обработки данных – состоят из термических транзисторов, в которых носителем информации является наличие/отсутствие не электрического тока, а передачи тепла, сообщает PhysOrg.

В простейшем транзисторе обычного компьютера основным носителем информации является электрический ток: есть ток – транзистор находится в открытом состоянии, нет тока – в закрытом (на самом деле стандартный транзистор устроен чуть сложнее: состояние зависит от напряжения). В оптическом компьютере (такие уже созданы) функцию тока выполняет свет.

Профессор Баовэнь Ли (Baowen Li) и его коллеги из Национального университета Сингапура уже несколько лет работают над созданием еще одного типа компьютера, в котором носителем информации было бы тепло – тот вид энергии, который обычно считается в информационных технологиях бесполезным и даже вредным. Тепловой компьютер также называют "фононным": в обычном компьютере информацию переносят электроны, в оптическом – фотоны, а в тепловом – фононы. Фононы – это квазичастицы, представляющие собой квант колебаний атомов твердого тела. С их помощью удобно описывать, в частности, передачу тепла.

Простейшим элементом теплового компьютера является термический транзистор, состоящий из трех точек (в обычных транзисторах точки называются электродами): две, определяющие состояние транзистора, особым образом соединены, третья – контрольная. Тепло в транзисторе передается колебаниями кристаллической решетки. Когда колебательные спектры двух точек перекрываются, между точками возникает устойчивый поток тепловой энергии (открытое состояние), когда не перекрываются – потока нет или он очень слаб (закрытое состояние).

Чтобы состояния были устойчивыми, система должна обладать особым свойством – малым тепловым откликом – большое изменение температуры должно вызывать малое изменение теплового потока. Сингапурская группа научилась делать такие системы в 2006 году.

На данный момент термические транзисторы позволяют оцифровывать тепловой сигнал, а также создавать вентили NOT (отрицание) и AND/OR (нестрогое ‘или’).

Исследователи утверждают, что потенциальный тепловой компьютер будет требовать сравнительно мало энергии и сможет питаться, например, остаточным теплом, производимым другими устройствами.