Žárovka. Buď svítí, nebo je zhasnutá. Zmáčknete vypínač a buď máte světlo, nebo tmu. Stejně tak fungují i tranzistory v dnešních počítačích. Buď jednička, nebo nula. Jejich vývoj dobře předpověděl devadesátiletý Gordon Moore. Jeho zákon se nyní blíží ke svému konci, protože už není možné dělat menší tranzistory. Jak budou vypadat nové počítače?
Konec Moorova zákonu
Každé dva roky se počet tranzistorů na čipu zdvojnásobí. To je v podstatě celá predikce, se kterou přišel Gordon Moore a ta platí už přibližně 50 let. Jenže velikost tranzistorů se blíží maximu, které ještě nepodléhá kvantově mechanickým jevům.
Menší tranzistory již budou náchylné například ke kvantovému tunelování elektronů, což zmate tranzistory, protože skrze ně bude bez přestání proudit určité množství elektřiny. Nepoznají tak, jestli jsou vypnuté či zapnuté. A to je velký problém.
Nyní je na čase ptát se, jaké technologie nám umožní pokračovat v rozvoji digitálního světa. Dnes se podíváme na 5 nejreálnějších variant, které mohou nahradit dnešní počítače.
Grafenové procesory
Grafen je v podstatě uhlík, ale s velmi specificky upravenou strukturou uspořádání atomů. Grafen má uhlík uspořádán v jedné vrstvě atomů, což mu dává specifické vlastnosti. Grafen tak velmi dobře přepravuje elektrony, kterým stačí malinké popostrčení a následně projdou skrz bránu, která funguje jako vypínač.
Více o fyzice – Jako ve Star Wars – Co by se stalo, kdyby tělem prošly částice temné hmoty?
Díky malému množství potřebné energie budou takovéto čipy velmi nenáročné na elektřinu a nebudou se zahřívat. Výhoda je, že uhlíku je všude dostatek. Nevýhoda je, že výrobní proces grafenu je stále v plenkách, tudíž je zatím extrémně náročný a také drahý. I tak by přechod ze silikonových čipů na grafenové mohl výrazně pomoci budoucím počítačům.
Třídimenzionální čipy
Pomocí uhlíkových nanotrubiček je možné vytvořit čip, který by umožnil využití více dimenzí pro tvorbu čipu. Díky lepšímu využití prostoru by tak mohly být budoucí počítače podstatně efektivnější.
V tomto směru dělá údajně velké pokroky Intel, který by do konce roku měl představit svoje 3D čipy. Díky kombinaci miniaturních tranzistorů a specifické 3D architektury by se tyto čipy mohly brzy objevit ve velké části budoucích, chytrých zařízení.
Molekulární a fotonové tranzistory
V roce 2009 se poprvé podařilo vytvořit molekulární tranzistor. Mezi dva zlaté plátky byla vložena molekula benzenu, která následně fungovala jako vypínač. V roce 2015 se dokonce povedlo vytvořit molekulární tranzistor, který byl schopen posílat pouze jeden elektron a zároveň i snímat tento proces. Bohužel je nutné takové tranzistory, podobně jako kvantové počítače, zchladit na teploty blízké absolutní nule.
V roce 2013 se povedlo univerzitě MIT vytvořit první fotonový tranzistor. Ten využíval místo elektronů paprsky světla. Fotony tak poprvé získali roli vypínače. Manipulace s fotony na takovéto úrovni je stále velmi barbarská a tato technologie je zatím opravdu na úplném začátku vývoje.
Kvantové počítače
Bez nich by snad ani nebylo možné mluvit o budoucnosti výpočetní techniky. Kvantové počítače se ovšem liší od předchozích technologií, protože ty stále využívají klasickou formu binárního procesu. Buď vypnuto, nebo zapnuto. Kvantové počítače na rozdíl od předchozích řešení přichází s novátorským konceptem, který implementuje vlastnosti kvantové “dimenze”.
Díky tomu, že u kvantových počítačů můžou být tři stavy (1, 0, 1 a 0 zároveň), mají rozdílné vlastnosti a budou mít i rozdílné využití. Kvantové počítače nemají nahradit ty klasické, ale vytvořit úplně jinou technologii. Technologii, která má potenciál proměnit svět.
