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开拓信息世界的原子时代

【摘要】:光计算和DNA存储带给我们无尽的想象,而在信息集成方面,开辟新的摩尔大陆已经成为一种新趋势。在芯片那节中,我们讲到近几年摩尔定律正在面临严峻的挑战。由于原子的尺寸是纳米结构的十分之一,这种原子制造的微器件耗电更少,可以把摩尔定律中的性能提升100倍。2019年华为成立了战略研究院,宣布每年花费3亿美金支持国内大学实验室研究原子制造。目前华为推出的原子路由器是全球最小的运营级路由器,产品仅有手指大小。

光计算和DNA存储带给我们无尽的想象,而在信息集成方面,开辟新的摩尔大陆已经成为一种新趋势。

芯片那节中,我们讲到近几年摩尔定律正在面临严峻的挑战。因为基于硅元素的计算机芯片已经缩小到纳米级大小,正在快速接近其物理极限,所以研究人员正在试图寻找新的替代品。

我们换一种思路,能否在原子层面直接进行制造呢?

多年来,科学家们一直在原子制造方面寻找答案。2006年,来自加拿大阿尔伯塔大学的研究团队创造了钨显微镜,其尖端宽度只有一个原子大小,可以实现原子材料的可视化操作。三年后,他们又创造出史上最小的量子点——单个硅原子,它可以控制单个电子,为生产超低功耗电路铺平道路。

直到2018年,阿尔伯塔大学的研究团队终于通过在原子制造基础上的机器学习,实现对天气变化的预测。首先,他们将无数的单个原子装配成纳米结构,再把这些纳米结构组装成微器件,进而实现自动化。由于原子的尺寸是纳米结构的十分之一,这种原子制造的微器件耗电更少,可以把摩尔定律中的性能提升100倍。

在中国,原子制造还属于无人区。2019年华为成立了战略研究院,宣布每年花费3亿美金支持国内大学实验室研究原子制造。目前华为推出的原子路由器是全球最小的运营级路由器,产品仅有手指大小。

无论是光计算、DNA储存还是原子制造,都是为了提升我们的数据处理和存储能力,从而在经典计算机领域衍生出科技动能,这些新兴技术虽然还处于萌芽阶段,但却是新一代计算发展不可或缺的指路明灯。