Mi a molekuláris számítástechnika?

A molekuláris számítástechnika általános kifejezés minden olyan számítási séma számára, amely az egyes atomokat vagy molekulákat használja a számítási problémák megoldásának eszközeként.A molekuláris számítástechnika leggyakrabban kapcsolódik a DNS -számításhoz, mivel ez a legnagyobb előrelépést tett, de utalhat a kvantumszámításra vagy a molekuláris logikai kapukra is.A molekuláris számítástechnika minden formája jelenleg csecsemőkorban van, de hosszú távon valószínűleg felváltja a hagyományos szilícium -számítógépeket, amelyek akadályozzák a magasabb szintű teljesítményt.

Egy kilogramm szén 5 x 10 ²⁵ atomot tartalmaz.Képzelje el, ha csak 100 atomot használhatnánk egyetlen bit tárolására vagy számítási művelet végrehajtására.A hatalmas párhuzamosság felhasználásával egy kilogramm súlyú molekuláris számítástechnika másodpercenként több mint 10 ²⁷ műveletet tud felépíteni, több mint egymilliárdszor gyorsabb, mint a mai legjobb szuperszámítógép, amely másodpercenként körülbelül 10 ¹⁷ műveletnél működik.Sokkal nagyobb számítási teljesítménygel elérhetjük a számítás és a szimulációt, amely ma elképzelhetetlen számunkra.A DNS -számításban a DNS szoftverként szolgál, míg az enzimek hardverként szolgálnak.Az egyedi szintetizált DNS-szálakat egy kémcsőben lévő enzimekkel kombináljuk, és a kapott kimeneti szál hosszától függően megoldást lehet levezetni.A DNS -kiszámítás rendkívül erős potenciálban, de súlyos hátrányoktól szenved.A DNS-számítás nem univerzális, ami azt jelenti, hogy vannak olyan problémák, amelyeket még elvileg sem tud megoldani.Csak az igen-vagy nem válaszokat adhatja vissza a számítási problémákra.2002 -ben az izraeli kutatók olyan DNS -számítógépet hoztak létre, amely másodpercenként 330 trillió műveletet végezhet, ami több mint 100 000 -szer gyorsabb, mint az akkori leggyorsabb PC sebessége.

Egy másik javaslat a molekuláris számításra a kvantumszámítás.A kvantumszámítás kihasználja a kvantumhatások előnyeit a számítás elvégzéséhez, és a részletek bonyolultak.A kvantumszámítás attól függ, hogy a túlhűtött atomok egymással összezavarodtak.A fő kihívás az, hogy a számítási elemek (kvit) száma növekszik, fokozatosan nehezebbé válik a kvantumszámítógép szigetelése az anyagból a külső részből, és ez megsemmisíti, kiküszöböli a kvantumhatásokat és visszaállítja a számítógépet klasszikus állapotba.Ez tönkreteszi a számítást.A kvantumszámítást még ki lehet fejleszteni gyakorlati alkalmazásokká, de sok fizikus és számítógépes tudós továbbra is szkeptikus.Sajnos jelenleg hiányzik az ilyen számítógép előállításához szükséges gyártási képesség.Az ilyen típusú molekuláris számítógép megvalósításához szükséges nanoméretű robotika, amely képes az egyes atomok elhelyezésére a kívánt konfigurációba.Az ilyen típusú robotika fejlesztésére irányuló előzetes erőfeszítések folyamatban vannak, de a jelentős áttörés évtizedekig tarthat.