افزایش خارق العاده سرعت پردازش رایانه‌ها با یک روش جدید

محققان راهی برای اجرای گیت های منطقی نوری، که یک میلیون بار سریعتر از گیت های منطقی الکترونیکی معمولی هستند، کشف کرده اند.

به گزارش تک ناک، پردازنده‌های یک رایانه از گیت‌های منطقی تشکیل شده‌اند که روتین‌های دودویی را اجرا می‌کنند، یعنی صفر و یک واقعی.

یک گیت منطقی یک دستگاه ایده آل یا فیزیکی است که یک تابع بولی را پیاده سازی می کند.  تابع بولی عبارت است از یک عملیات منطقی که بر روی یک یا چند ورودی باینری انجام می شود که یک خروجی باینری واحد تولید می کند. در پردازنده های رایانه ای سنتی این کار به صورت الکترونیکی انجام می شود.

نیازهای محاسباتی نسل بعدی

برای برآوردن نیازهای پردازش داده های نسل بعدی، مانند ارزیابی مجموعه داده های هوش مصنوعی، و منبع استنتاج الگوریتم، گیت های منطقی در محاسبات باید بسیار سریعتر اجرا شوند.

یکی از مواردی که پردازش سریع را طلب می کند، مجموعه داده‌های عظیم اینترنت اشیا است. مقادیر روزافزون داده های جمع آوری شده از منابع حسگرهای گجت های پوشیدنی ، ارزیابی و سپس استنتاج این داده‌ها نیاز به سرعت محاسباتی چندین برابر سرعت فعلی دارند.

گیت های منطق نوری جدید

گیت‌های منطقی نوری با خصلت کایرالیتی جدید(یک جسم یا مولکول را نمی توان با هیچ روش یا چرخشی بر روی تصویر آینه ای خود قرار داد) توسط تیمی از دانشمندان دانشگاه AALTO طراحی و ساخته شده‌اند و با سرعتی حدود یک میلیون برابر سریع‌تر از گیت‌های منطقی قبلی اجرا می‌شوند.

این پردازش بسیار سریع از نور قطبشی دایره ای به جای سیگنال الکتریکی استفاده می کند. این فرآیند تا حد زیادی به handedness (سویه غالب) پرتو قطبی شده دایره ای، از طریق یک ماده کریستالی که به پرتو نور حساس است، بستگی دارد.

سویه غالب پرتو نور با شکل کریستالی که از آن عبور می کند تعیین می شود. در گیت‌های منطقی کایرالی نوری، جهت غالب پرتو، راست یا چپ، تابع منطقی را تعیین می‌کند. بلوک سازنده اصلی برای گیت های منطقی نوری یک نوع سویه (XNOR) است. از آنجا به بعد تمام گیت های منطقی دیگر با افزودن فیلترها ساخته می شوند.

توابع کار همزمان

همچنین کشف شد که یک دستگاه رایانه ای منفرد می تواند تمام گیت های منطقی کایرالیتی را در خود جای دهد. ممکن است یک کارکرد همزمان وجود داشته باشد که یک دستگاه گیت منطقی الکترونیکی نمی تواند انجام دهد. این وظایف برای گیت های منطقی نوری به صورت موازی اجرا می شوند.

ساخت مدارهای بهتر

این گیت‌های منطقی نوری چندعملیاتی پیشرفت بیشتری نسبت به گیت‌های منطقی الکترونیکی دارند، زیرا می‌توانند به مدارهای منطقی چند منظوره تبدیل شوند که نسبت به مدارهای امروزی پیشرفته‌تر و پیچیده‌تر هستند.