每秒十亿次操作并不酷。知道什么很酷吗?每秒百万次运营。
这是一种新的计算技术的承诺，它使用激光光脉冲来制作基本计算单元的原型，称为位，可以在其开启和关闭，或“1”和“0”状态之间切换，1千万亿每秒一次。这比现代计算机中的位快约100万倍。
传统的计算机(从你的计算器到你用来阅读它的智能手机或笔记本电脑的所有东西)都以1和0来表示。他们所做的一切，从解决数学问题到代表视频游戏的世界，都相当于一个非常精细的1或0，是或否操作的集合。并且2018年的典型计算机可以使用硅位来每秒执行大约10亿次这些操作。
在这个实验中，研究人员在钨和硒的蜂窝状晶格上脉冲激光红外激光，使硅芯片像普通的计算机处理器一样从“1”状态切换到“0”状态 - 只需要快一百万倍，该研究于5月2日在“自然”杂志上发表。
这是电子在蜂窝晶格中表现的一个技巧。
在大多数分子中，围绕它们的轨道中的电子在被激发时可以跳入几种不同的量子态，或“赝自旋 ”。想象这些状态的好方法是围绕分子本身的不同循环赛道。(研究人员将这些轨道称为“山谷”，并将这些旋转称为“谷电子”。)
当没有激动时，电子可能会靠近分子，转入懒惰的圆圈。但是激发那个电子，也许是闪光，它需要在一个外部轨道上消耗一些能量。
钨硒晶格周围只有两条轨道，供激发的电子进入。用一个红外光方向闪烁晶格，电子将跳到第一个轨道上。用不同的红外光方向闪光，电子将跳到另一条轨道上。理论上，计算机可以将这些轨道视为1和0。当轨道1上有一个电子时，它是1.当它在轨道0上时，那是一个0。
至关重要的是，这些轨道(或山谷)有点紧密相连，电子在失去能量之前不需要在很长时间内运行。用一号红外光脉冲晶格，一个电子将跳到轨道1上，但它只会将它绕“几飞秒”，根据论文，然后在靠近原子核的轨道中返回其未激发状态。飞秒是一千万分之一秒，甚至不足以让一束光穿过一个红血球。
因此，电子不会长时间停留在轨道上，但是一旦它们在轨道上，额外的光脉冲就会在它们有机会回到未激发状态之前在两个轨道之间来回敲击它们。那种反复的推敲，1-0-0-1-0-1-1-0-0-0-1 - 一次又一次地以惊人的快速闪烁 - 是计算的东西。但研究人员表示，在这种材料中，它可能比现代芯片快得多。
研究人员还提出了他们的晶格可以在室温下用于量子计算的可能性。这是量子计算的一种圣杯，因为大多数现有的量子计算机都要求研究人员首先将量子位冷却到接近绝对零度，即最冷的温度。研究人员表明，理论上可以将这个晶格中的电子激发为1和0磁道的“ 叠加 ” - 或者同时在两个磁道上模糊不清的模糊状态 - 这对于量子计算计算。
研究的主要作者，德国雷根斯堡大学物理学教授鲁珀特·胡贝尔在一份声明中说： “从长远来看，我们看到引入量子信息装置的现实机会比单次光波振荡更快。” 。然而，研究人员并没有以这种方式实际执行任何量子操作，因此室温量子计算机的想法仍然完全是理论上的。事实上，研究人员在他们的晶格上执行的经典(常规型)操作只是毫无意义，来回，1和0切换。晶格仍未用于计算任何东西。因此，研究人员仍然必须证明它可以用于实际的计算机中。
尽管如此，这个实验仍然可以打开超快传统计算的大门 - 甚至可能是量子计算 - 在迄今为止无法实现的情况下。