Ученые создали молекулярную пленку, которая хранит 16 384 состояния

По данным TechXplore, исследователи из Индийского института науки (IISc) успешно создали молекулярную пленку, которая хранит 16 384 состояния проводимости. Она показывает нам потенциальное будущее, в котором мы выйдем за пределы классических двоичных и даже перспективных квантовых вычислений. Чтобы поместить вещи в контекст, двоичные вычисления имеют двухбитное разрешение — то есть у них есть только два возможных состояния, 1 и 0, и они могут хранить только одно состояние.

С другой стороны, квантовые вычисления могут представлять 2^n состояний одновременно, где n представляет собой число кубитов. Таким образом, если ваш квантовый компьютер имеет четыре кубита, вы можете хранить до 16 состояний. Однако исследование, опубликованное в Nature Journal, говорит, что этот чип может обрабатывать 14-битное разрешение (или 2^14). Это означает, что он может надежно хранить 16 384 состояния, используя при этом небольшое количество энергии.

Исследовательская группа под руководством доцента Сритоша Госвами из Центра нанонауки и инженерии (CeNSE) в IISc использовала движение молекул и ионов внутри материальной пленки для представления определенных состояний памяти. Затем они использовали точные временные электрические импульсы для отслеживания движения этих молекул, а затем сопоставили каждую из них с определенным сигналом, что позволило им построить «молекулярный дневник» различных состояний внутри молекулярной пленки.

Госвами рассказал TechXplore: «Этот проект объединил точность электротехники с креативностью химии, что позволило нам очень точно контролировать молекулярную кинетику внутри электронной схемы, работающей от наносекундных импульсов напряжения». Поскольку эти молекулы изменяют свои электронные состояния, чип может выполнять сложные вычисления, такие как умножение матриц, за один шаг.

Поскольку эти состояния памяти могут хранить и обрабатывать гораздо больше информации, эти молекулярные пленки будут хорошо работать как нейроморфный ускоритель, действуя аналогично тому, как работают нейроны в человеческом мозге. Однако то, что отличает этот ускоритель от других экспериментальных технологий ДНК, заключается в том, насколько легко его можно интегрировать с существующими кремниевыми чипами для повышения производительности и эффективности.

Чтобы доказать его возможности, исследовательская группа использовала чип для воссоздания «Столпов творения» с использованием сырых данных космического телескопа Джеймса Уэбба. Оригинальное изображение было создано с помощью суперкомпьютера NASA Pleiades, который имел теоретический пик 608,83 Гфлоп/с и номинальную мощность 2090 кВт. Однако с их нейроморфным ускорителем в паре с настольным компьютером они могли выводить то же изображение за малую часть требуемого времени и энергии.

Это развитие событий обнадеживает, поскольку глобальные потребности человечества в вычислениях ежегодно растут экспоненциально. Хотя многие по-прежнему считают, что квантовые вычисления по-прежнему являются святым Граалем обработки данных, этот нейроморфный ускоритель кажется более близким и жизнеспособным решением. В настоящее время исследовательская группа разрабатывает эту молекулярную пленку в полностью интегрированный чип. «Это полностью отечественная разработка, от материалов до схем и систем», — сказал Госвами TechXplore. «Мы уверенно продвигаемся к переводу этой технологии в систему на чипе».

Источник: Tomshardware.com