Co je to molekulární výpočet?

Molecular Computing je obecný termín pro jakékoli výpočetní schéma, které používá jednotlivé atomy nebo molekuly jako prostředek řešení výpočetních problémů.Molekulární výpočetní technika je nejčastěji spojena s výpočtem DNA, protože to dosáhlo největšího pokroku, ale může také odkazovat na kvantové výpočetní nebo molekulární logické brány.Všechny formy molekulárních počítačů jsou v současné době v plenkách, ale z dlouhodobého hlediska pravděpodobně nahradí tradiční silikonové počítače, které trpí bariérami vyšší úrovně výkonu.

Jeden kilogram uhlíku obsahuje atomy 5 x 10 ²⁵ .Představte si, že bychom mohli použít pouze 100 atomů k uložení jednoho bitu nebo provedení výpočetní operace.Pomocí masivního paralelismu by molekulární výpočetní technika vážící jen kilogram mohl zpracovat více než 10 ²⁷ operací za sekundu, což je více než miliardykrát rychlejší než dnešní nejlepší superpočítač, který pracuje asi 10 ¹⁷ operace za sekundu.S mnohem větším výpočetním výkonem jsme mohli dnes dosáhnout výpočtů a simulace, které jsou pro nás nepředstavitelné.Ve výpočtu DNA slouží DNA jako software, zatímco enzymy slouží jako hardware.Vlastní řetězce DNA jsou kombinovány s enzymy ve zkumavce a v závislosti na délce výsledného výstupního řetězce lze odvodit roztok.Výpočet DNA je ve svém potenciálu extrémně silný, ale trpí hlavními nevýhodami.Výpočet DNA je neliverzální, což znamená, že existují problémy, které nemůže, ani v zásadě, vyřešit.Může vrátit pouze ano nebo-ne odpovědi na výpočetní problémy.V roce 2002 vědci v Izraeli vytvořili počítač DNA, který by mohl provádět 330 bilionů operací za sekundu, více než 100 000krát rychlejší než rychlost nejrychlejšího počítače v té době.Kvantové výpočetní techniky využívají výpočet kvantových efektů a podrobnosti jsou komplikované.Kvantové výpočetní technika závisí na atomech superchlatovaných uzamčených v zapletených státech.Hlavní výzvou je, že se zvyšováním počtu výpočetních prvků (qubits) je progresivně obtížnější izolovat kvantový počítač z vnější strany, což způsobuje, že dekorhere, eliminuje kvantové efekty a obnoví počítač do klasického stavu.To ničí výpočet.Kvantová výpočetní technika může být ještě vyvinuta do praktických aplikací, ale mnoho fyziků a počítačových vědců zůstává skeptických.Bohužel nám v současné době chybí výrobní schopnost nezbytná k výrobě takového počítače.K realizaci tohoto typu molekulárního počítače by byla nezbytná robotika nanočástic schopná umístit každý atom do požadované konfigurace.Probíhá předběžné úsilí o rozvoj tohoto typu robotiky, ale hlavní průlom může trvat desetiletí.