Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6 | Следующая страница реферата

Память компьютера ограничена его энтропией, утверждает Сет
Ллойд, то есть степенью беспорядка, случайности в системе. [5] В теории информации понятие энтропии – аналог понятия количества информации. Чем более однородна и упорядочена система, тем меньше информации она в себе содержит.

Величина энтропии S пропорциональна натуральному логарифму числа различимых состояний системы (W): S =k*ln(W), где k – постоянная Больцмана. Смысл этого соотношения очевиден: чем больший объем информации вы хотите сохранить, тем больше различимых состояний вам потребуется. Например, для записи одного бита информации необходимо два состояния: включено и выключено. Чтобы записать два бита, потребуется уже 4 различных состояния, 3 бита - 8, n битов –
2eN состояний.

Таким образом, чем больше различных состояний в системе, тем выше ее запоминающая способность.

Чему равна энтропия “предельного” квантового компьютера?
Во-первых, она зависит от объема компьютера: чем он больше, тем большее число возможных положений в пространстве могут занимать его частицы. Во-вторых, необходимо знать распределение частиц по энергиям.
Для этого можно воспользоваться готовым расчетом, выполненным еще сто лет назад Максом Планком при решении задачи о так называемом черном теле. Что же мы получим? Оказывается, литр квантов света может хранить около 1031 битов информации – это в 1020 раз больше, чем можно записать на современный 10-гигабайтный жесткий диск! Откуда такая огромная разница? По мнению Ллойда ,все дело в том, что способ, которым в современных компьютерах записывается и хранится информация, чрезвычайно неэкономен и избыточен. За хранение одного бита отвечает целый “магнитный домен” – а ведь это миллионы атомов . Таким образом, вновь встает вопрос об уменьшении размеров ЭВМ.

с ) Перспективы развития квантовых устройств

На сегодня существует несколько идей и предложений, как сделать надежные и легко управляемые квантовые биты.

И. Чанг развивает идею об использовании в качестве кубитов спинов ядер некоторых органических молекул.

Российский исследователь М. В. Фейгельман, работающий в институте теоретической физики им. Ландау РАН, предлагает собирать квантовые регистры из миниатюрных сверхпроводниковых колец. Каждое кольцо выполняет роль кубита, а состояниям 0 и 1 соответствуют направления электрического тока в кольце-по часовой стрелке и против нее.[2] Переключать такие кубиты можно магнитным полем.

В физико-технологическом институте РАН группа под руководством академика К. А. Валиева предложила два варианта размещения кубитов в пролупроводниковых структурах. В первом случае роль кубита выполняет электрон в системе из двух потенциальных ям, создаваемых напряжением, приложенным к мини–электродам на поверхности полупроводника.
Состояния 0 и 1 – положение электрона в одной из этих ям.
Переключается кубит изменением напряжения на одном из электродов. В другом варианте ядром является ядро атома фосфора, внедренного в определенную точку полупроводника. Состояния 0 и 1 – направления спина ядра вдоль либо против внешнего магнитного поля. Управление ведется с помощью совместного действия магнитных импульсов резонансной частоты и импульсов напряжения. [2]

Таким образом, исследования активно ведутся, и можно предположить, что в самом недалеком будущем – лет через 10 – эффективный квантовый компьютер будет создан.

Заключение

Итак, подведем итоги. На основе анализа существующих научных теорий, приоритетных направлений развития микроэлектроники можно сделать следующие выводы :

1) Дальнейший прогресс компьютерной техники, бесспорно, возможен.

Он будет двигаться в направлении дальнейшей миниатюризации ЭВМ с одновременным увеличением ее быстродействия .

2) Современные полупроводниковые компьютеры скоро исчерпают свой потенциал, и даже при условии перехода к трехмерной архитектуре микросхем их быстродействие будет ограничено значением 1015 операций в секунду.

3) Устройство “компьютеров будущего” будет основано на применении главным образом передовых отраслей широкого спектра

научных дисциплин (молекулярная электроника, молекулярная биология, робототехника), а также квантовой механики,органической химии и др. А для их производства компьютеров будут необходимы значительные экономические затраты, в несколько десятки раз превышающие затраты на производство современных “классических” полупроводниковых компьютеров.

4) Разнообразие существующих на сегодняшний момент научных разработок в области микроэлектроники, а также обширности

накопленных знаний в области других научных дисциплин (см.выше) позволяет надеяться на создание “суперкомпьютера” в сроки 100-300 лет.

4) 5) Скорость компьютерных вычислений достигнет значения 1051 операций в секунду.

6) Область применения ЭВМ будет чрезвычайно обширной.

Они будут:

a) по мере поступления рыночной информации автоматически управлять процессами производства продукции;

b) накапливать человеческие знания и обеспечивать получение необходимой информации в течение нескольких минут;

c) ставить диагнозы в медицине;

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: экзамены, реферат на тему функции.





Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6 | Следующая страница реферата