0
5454
Газета Наука Печатная версия

09.02.2021 18:55:00

Создано устройство, имитирующее одновременно зрение, память и нейроморфологию

Черный фосфор в чистом виде

Тэги: квантовый компьютер, фосфор, технологии


квантовый компьютер, фосфор, технологии Кубит с каналом связи

Легенда гласит, что Святое семейство на своем пути в Египет питалось в пустыне фигами, или смоквами-сикиморами (более известными у нас как инжир с его многочисленными зернышками). Неудивительно, что один из первых квантовых чипов с 52 кубитами, созданный в Калифорнийском университете Санта-Барбары, получил название Sycamore. Их конкуренты с противоположного побережья через год пообещали построить первый квантовый компьютер с 1000 кубитов уже в 2023 году.

Квантовый компьютер, мечта нескольких поколений ученых и практиков, не может быть пока построен по причине некорректности поведения его составляющих, то есть квантовых электронных компонентов, обеспечивающих контакты квантовых точек (QPC – Quantum Point Contacts). Все дело в допинге, который в электронике используется в самом хорошем смысле и представляет собой добавку к кремнию. Например, фосфора, известного химикам тем, что довольно легко отдает свои электроны, то есть окисляется.

Этим фосфор «роднит» электронную химию с биохимией, оперирующей таким соединением, как аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) – основной энергоноситель в живой клетке. Концевой фосфат молекулы АТФ также отдает свои электроны, в результате обретает небольшой положительный заряд, что приводит к расщеплению АТФ и высвобождению необходимой для клеточных нужд энергии.

В свое время академик и нобелевский лауреат Жорес Алферов предложил «допинговать» кремний, получив при этом так называемые гетероструктуры. Они обеспечили мощный рывок электроники, за что Алферов и был удостоен Нобелевской премии. Но переход от микро- к наноэлектронике показал, что случайный допинг придает гетероструктурам свойства «толпы». А для квантовых компьютеров и спинтроники требуется когерентность, то есть согласованность. Яркий пример использования когерентности – магниторезонансная томография (МРТ), при которой мощный магнитный импульс выстраивает спины протонов водорода в строгом порядке. После этого они обретают хаотическое направление, испуская при этом радиосигналы. С их помощью и строится изображение.

Кардинальное решение проблемы предложено в Австралии сотрудниками университета Нового Южного Уэльса, которые со своими коллегами из университетов Шеффилда и Кембриджа отказались от допинга. В результате удалось повысить мобильность зарядов и воспроизведение свойств QPC в три раза. В их свободном от примесей устройстве QPC представляет собой узкий 1D-канал между двумя 2D-резервуарами.

2-12-5480.jpg
Два луча с разной длиной волны,
возбуждающие и стирающие память в слое
черного фосфора.  Фото Phsyorg
Фосфор, но черный (ВР – Black Phosphorus) фигурирует и в другом устройстве, имитирующем одновременно зрение, память и нейроморфологию, к тому же контролируемом светом с разной длиной волны. Сообщение об этом помещено в журнале Nature. В свое время Герберт Уэллс за свой фантастический роман «Человек-невидимка» подвергся уничтожающей критике со стороны офтальмологов и физиков-оптиков. Понять их можно, поскольку за век до этой книги глазной врач Томас Юнг открыл интерференцию световых волн. Писателю пеняли за то, что если фотоны беспрепятственно проходят сквозь тело героя, то также они не «задевают» и клетки сетчатки глаза, что должно было привести к слепоте героя.

Лишь более полувека спустя молекулярные биологи пришли к выводу, что для возбуждения зрительных клеток – палочек и колбочек – достаточно одного фотона! Можно добавить, что зрение устроено довольно сложно, поскольку сетчатка представлена несколькими слоями нервных клеток, лишь один из которых (палочки и колбочки) чувствителен к свету.

В университете RMIT Мельбурна решили использовать известное изменение сопротивления черного фосфора при падении на его поверхность света с длиной волны 280 и 365 нанометров (нм). Происходит это в результате окислительно-восстановительного процесса в фосфоре. Ответ на фотоны возникает у ВР в результате возникновения в его 2D-слое дефектов окисления. Это проявляется как память, которая стирается при действии света с другой длиной волны. Тем самым австралийцы получили зрительную память с нейроморфной обработкой сигнала. Этот эффект можно использовать в компактных устройствах машинного обучения и искусственного интеллекта.

Новый подход найдет самое широкое применение, например, в дронах и антропоморфной робототехнике, которая сможет напрямую общаться с человеком, а также в разного рода бионических имплантах, включая сетчатки для слепых. Сегодня искусственный интеллект и дроны требуется заранее программировать. Их системы и не могут действовать без «наведения» человеком. Предложенный в Мельбурне сверхтонкий ВР-чип не только резко сокращает размеры различных устройств, но также и делает их автономными и самообучающимися. 


Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться

комментарии(0)


Вы можете оставить комментарии.


Комментарии отключены - материал старше 3 дней

Читайте также


От снаряда до цифры

От снаряда до цифры

Николай Поросков

Почему ударный потенциал армии виртуализировался

0
1225
НАТО переходит от гибридной к когнитивной войне

НАТО переходит от гибридной к когнитивной войне

Владимир Мухин

Североатлантический альянс изучает возможности атаки в шестой сфере боевых действий

0
5112
Смартфон на колесах

Смартфон на колесах

Андрей Ионин

Есть ли жизнь в цифровой экономике для инженерных компаний

0
2595
Марс уже готовится принять Илона Маска

Марс уже готовится принять Илона Маска

Иван Сапрыкин

На «автозаправке» Красной планеты можно будет пройти техосмотр и совершить небольшой шопинг

0
3295

Другие новости

Загрузка...