• Technologie
  • Byznys
  • Software
  • Hardware
  • Internet
  • Telco
  • Science
  • České IT
  • Události
Žádné výsledky
Zobrazit všechny výsledky
ITBiz.cz
ITBiz.cz
Žádné výsledky
Zobrazit všechny výsledky

Petahertz je maximum: kvantová fyzika dává limit pro rychlost počítačů na bázi elektrického náboje

Pavel Houser
6. 4. 2022
| Články

Kvantově-mechanické procesy, které umožňují vznik elektrického proudu v polovodičích, trvají určitou (nenulovou) dobu. Tím je omezena rychlost generování a přenosu signálu v polovodiči. Limit platí pro elektroniku i optoelektroniku – ve smyslu zařízení, které spoléhají na operace s elektrony a jejich nábojem.

Vědci z Vídeňské technické univerzity, Technické univerzity Graz a Ústavu Maxe Plancka pro kvantovou optiku v Garchingu nyní hodnotu příslušného omezení vypočítali. Rychlost procesorů podle nich rozhodně nelze zvýšit nad 1 PHz (petaherzt je milion gigahertzů), a to ani v případě, že je materiál buzen laserovými pulzy. Výsledek prošel recenzních řízením a byl publikován v Nature Communications.
Elektrický proud a světlo (tj. elektromagnetické pole) jsou vždy vzájemně propojeny. Tranzistor v závislosti na tom, zda je vnější elektrické pole zapnuto, nebo vypnuto, propouští elektrický proud. Tímto způsobem se elektromagnetické pole převádí na elektrický signál. Nejrychlejší způsob přeměny elektromagnetického pole na elektrický proud představují laserové pulzy namísto tranzistorů (optoelektronika). Laserový pulz posune (excituje) v izolantu elektrony na vyšší energetickou hladinu, což materiál na krátkou dobu změní na vodič. Jakmile jsou v materiálu volně pohyblivé nosiče náboje, lze je druhým, o něco delším laserovým pulzem posunout určitým směrem (tedy právě funkčnost odpovídající tranzistoru).
Tyto procesy probíhají extrémně rychle, v časovém měřítku ato- nebo femtosekund. V současnosti však už máme k dispozici technologie, abychom i tak vysoké rychlosti dokázali konkrétně měřit. Hlavní otázka zní, jak rychle materiál reaguje na laser, jak dlouho trvá generování signálu a jak dlouho je třeba čekat, než je možné materiál vystavit dalšímu signálu.
Teoretické simulace i provedené experimenty ukazují, jak zde narážíme na limity kvantové fyziky, konkrétně princip neurčitosti, kdy není možné současně dostatečně přesně definovat čas a energii. Ke zvýšení rychlosti jsou zapotřebí extrémně krátké laserové pulzy, aby volné nosiče náboje vznikaly co nejrychleji. Použití extrémně krátkých pulzů však současně znamená, že množství energie, které je předáno elektronům, není přesně definováno. A v závislosti na tom, kolik energie nesou, reagují elektrony na elektrické pole zcela odlišně. Pokud neznáme jejich přesnou energii, není již možné je přesně řídit a vzniklý proudový signál je zkreslený.
Samozřejmě petahertz je limit ve smyslu základních fyzikálních zákonů. S největší pravděpodobností se ani této hranice nepodaří nikdy dosáhnout, protože tomu budou bránit méně fundamentální, technické překážky (generované teplo apod.). „To vše samozřejmě neznamená, že je možné vyrábět počítačové čipy s taktovací frekvencí těsně pod jedním petahertzem. Reálné technické horní hranice jsou s největší pravděpodobností podstatně nižší,“ uvádí spoluautor studie Joachim Burgdörfer z Vídeňské technické univerzity. Ostatně v poslední době se už parametry procesorů zlepšují spíše jinak než zvyšováním jejich pracovní frekvence.

M. Ossiander et al, The speed limit of optoelectronics, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-29252-1
Zdroj: Vienna University of Technology / Phys.org

Rubriky: HardwareScienceTechnologie

Související příspěvky

Ransomwarový útok stojí české oběti 8,25 milionu korun
Články

Kyberútočníci používají umělou inteligenci k vylepšení a urychlení útoků

17. 7. 2025
Čtvrtletní zisk Googlu klesl, tržby nesplnily očekávání
Zprávičky

IDC: Globální odbyt smartphonů ve druhém čtvrtletí vzrostl o procento

17. 7. 2025
Zprávičky

Pentagon bude využívat chatbota Grok, s firmou xAI má smlouvu za 200 milionů dolarů

16. 7. 2025
Výdaje na zabezpečení v Evropě i letos porostou
Zprávičky

Oracle investuje tři miliardy dolarů do datových centrech v Německu a Nizozemsku

16. 7. 2025

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Souhlasím se Zásadami ochrany osobních údajů .

Zprávičky

Množství zašifrovaných dat klesá, ransomware však zůstává vážnou hrozbou

Pavel Houser
18. 7. 2025

Mezi hlavní technické příčiny úspěšných ransomwarových útoků stále patří zneužité zranitelnosti (32 %), následované

Kryptoměny a jejich ekonomika

Američtí zákonodárci přijali první významný národní zákon o kryptoměnách

ČTK
18. 7. 2025

Američtí zákonodárci přijali první významný národní zákon o kryptoměnách. Návrh zákona zavádí regulační režim

Vedoucí činitelé Mety se dohodli na urovnání žaloby požadující 8 miliard dolarů

ČTK
18. 7. 2025

Výkonný ředitel americké internetové společnosti Meta Platforms Mark Zuckerberg a další současní i bývalí

BIS: Čínská investice do pozemní družice v ČR byla bezpečnostním rizikem

ČTK
18. 7. 2025

Řadu bezpečnostních rizik zaznamenala loni Bezpečnostní informační služba (BIS) při posuzování pozemní družicové stanice

Flexibilní elektronika naráží na polovodiče typu n

Zisk TSMC díky poptávce po čipech pro AI vzrostl o 61 % na rekord

ČTK
17. 7. 2025

Tchajwanské společnosti Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC), hlavnímu světovému výrobci pokročilých čipů pro umělou

Musk vyloučil spojení automobilky Tesla se společností xAI

ČTK
17. 7. 2025

Americký miliardář Elon Musk vyloučil spojení výrobce elektromobilů Tesla se svou společností xAI, která

Čtvrtletní zisk Googlu klesl, tržby nesplnily očekávání

IDC: Globální odbyt smartphonů ve druhém čtvrtletí vzrostl o procento

ČTK
17. 7. 2025

Celosvětový odbyt chytrých telefonů se v letošním druhém čtvrtletí meziročně zvýšil o procento na

Evropské agentury Europol a Eurojust rozbily proruskou hackerskou skupinu

ČTK
16. 7. 2025

Evropské agentury Europol a Eurojust rozbily v rámci operace Eastwood proruskou hackerskou skupinu s

Tiskové zprávy

ÚOHS: Pokuta 200 000 Kč pro Ministerstvo pro místní rozvoj

Ministerstvo pro místní rozvoj nabízí odměny za odhalení bezpečnostních děr ve svých IT systémech

O2 production sází na Panasonic Kairos

AI pomoc pro přetížené týmy ve finančním sektoru

HP představuje digitální tiskový stroj HP Indigo 6K+

GFI Archiver integruje AI CoPilot pro výkonnější správu e-mailových archivů

Zpráva dne

Květen je měsícem růstu, můžete růst s Windows 11 jen za €20.00!

Květen je měsícem růstu, můžete růst s Windows 11 jen za €20.00!

Redakce
15. 5. 2025

Kupte Windows 11 CDkey od Goodoffer24.com a můžete růst s tímto OS jak při...

Komentujeme

Chvála černých skřínek

Malé modely AI mají být velkým trendem

Pavel Houser
3. 1. 2025

V záplavě prognóz technologického vývoje (nejen) v roce 2025 zde prozatím trochu zapadlo jedno téma, které...

Slovník

Pay Per Post

LCD

Click Rate

Nejpopulárnější články

Žádný obsah není dostupný

Kategorie

  • Články
  • Komentujeme
  • Slovník
  • Tiskové zprávy
  • Zprávičky

Portál ITbiz.cz přináší informace z IT a byznysu již od roku 2006. Provozuje jej internetové vydavatelství Nitemedia. Hosting zajišťuje společnost Greenhousing.cz. Mezi další naše projekty patří například ABClinuxu.cz a Sciencemag.cz. Na stránce Redakce naleznete informace o redakci a možnostech inzerce.

Rubriky

Akce a události Byznys Cloud Ekomerce Hardware Internet Operační systémy Podnikový software Právo Science Security Technologie Telekomunikace Veřejná správa Vývoj a HTML Zpráva dne České IT
Žádné výsledky
Zobrazit všechny výsledky
  • Technologie
  • Byznys
  • Software
  • Hardware
  • Internet
  • Telco
  • Science
  • České IT
  • Události

© 2019 Vydává Nitemedia s.r.o. Hosting zajišťuje Greenhousing.cz.

Tento web používá cookies. Pokračováním dáváte souhlas s jejich používáním. Více na itbiz.cz/soukromi.