• 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

Články

IDC: Trh podnikových sítí WLAN vzrostl meziročně o 10,6 %

4. 7. 2025
Zprávičky

Evropská komise: Kodex postupů na pomoc firmám s AI by mohl být na konci roku

4. 7. 2025
Zprávičky

V Temelíně testují autonomní drony

4. 7. 2025
Umělá inteligence: Nástroje vs. platforma, věda vs. kreativita
Zprávičky

Nástroj AI překonává lékaře v diagnostice složitých případů, tvrdí Microsoft

3. 7. 2025

Zprávičky

USA v pondělí či v úterý budou mluvit s Čínou o TikToku, řekl Trump

ČTK
6. 7. 2025

Prezident Donald Trump prohlásil, že Spojené státy v pondělí nebo v úterý budou jednat

Technologičtí giganti bojují o experty na AI astronomickými odměnami

ČTK
5. 7. 2025

Technologické společnosti jako Meta, OpenAI nebo Alphabet vedou stále intenzivnější boj o špičkové experty

Ransomwarový útok stojí české oběti 8,25 milionu korun

Hackerský útok paralyzoval fungování městského úřadu v Uničově na Olomoucku

ČTK
4. 7. 2025

Hackerský útok vyřadil tento týden z provozu městský úřad v Uničově na Olomoucku. Radnice

Sophos představil XDR řešení pro synchronizované zabezpečení

Nemocnice Nymburk po kyberútoku dál obnovuje systémy,černé scénáře se nenaplnily

ČTK
4. 7. 2025

V nymburské nemocnici pokračují v obnově informačních systémů po úterním kybernetickém útoku, obnova zřejmě

Microsoft se chystá propustit 4 % zaměstnanců, přes 9000 lidí

ČTK
4. 7. 2025

Americká softwarová společnost Microsoft propustí až čtyři procenta zaměstnanců, zhruba 9100 lidí. S odkazem

Evropská komise: Kodex postupů na pomoc firmám s AI by mohl být na konci roku

ČTK
4. 7. 2025

Kodex postupů, který má pomoci tisícům společností dodržovat pravidla Evropské unie v oblasti umělé

V Temelíně testují autonomní drony

Pavel Houser
4. 7. 2025

V temelínské jaderné elektrárně energetici zkouší využití autonomních dronů pro inspekce technologií v obtížně

Umělá inteligence: Nástroje vs. platforma, věda vs. kreativita

Nástroj AI překonává lékaře v diagnostice složitých případů, tvrdí Microsoft

ČTK
3. 7. 2025

Nový nástroj americké technologické společnosti Microsoft založený na umělé inteligenci (AI) překonává lidské lékaře

Tiskové zprávy

Optimize by Acer: nejnovější evoluce v oblasti podnikových záručních podmínek

QNAP vylepšuje Qsync 6.0 Beta: Komplexní řešení pro zálohování a synchronizaci souborů

Sophos oznámil nový program MSP Elevate, podporuje růst i ziskovost poskytovatelů řízených služeb

České dráhy testují vysokorychlostní satelitní internet Starlink ve vlaku

Společnost Cato Networks získala v dalším kole financování 359 milionů a byla oceněna na více než 4,8 miliardy dolarů

Nejvyšší správní soud definitivně potvrdil chyby bývalého vedení MMR při digitalizaci stavebního řízení

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...

Videa ITBiz.cz

Vodafone otestoval Nokia 25G PON
Glenn Mallon, Dell Technologies

Elektronická recepční

FORXAI Mirror

Kamery pro průmysl a detekci požárů

Kamery pro vyhodnocení spokojenosti zákazníků

Kalendář

Zář 22
22. září @ 8:00 - 26. září @ 17:00

EMO Hannover 2025

Říj 1
Celý den

Cyber Attacks

Říj 21
Celý den

Bezpečnosť a dostupnosť dát

Zobrazit kalendář

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...

Odebírat newsletter

Zásady ochrany osobních údajů.

Zkontrolujte svoji doručenou poštu a potvrďte odběr.

Slovník

DINKY

PRIIPs

Brand sales manager

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

Píšeme jinde

RSS ScienceMag RSS

  • Starou sondu novým kouskům naučíš
  • Rozmanitost rostlin pomáhá ukládat uhlík do půdy – ale ne všude stejně
  • Počátky zemědělství: Proč zrniny dominovaly nad hlízami

RSS AbcLinuxu RSS

  • CoMaps, komunitní fork Organic Maps
  • OpenMW 0.49.0
  • Masivní výpadek elektrického proudu

Newsletter

Zásady ochrany osobních údajů.

Zkontrolujte svoji doručenou poštu a potvrďte odběr.

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.