В фононном компьютере электрический ток заменят теплом

Ученые из Национального университета Сингапура работают над «фононными» компьютерами, в которых функциональными аналогами электронов выступают фононы – квазичастицы, представляющие собой кванты колебательного движения атомов твердого тела, сообщает сайт ixbt.com

 

В окружающих нас компьютерах для переноса информации используются электроны. В пока еще только разрабатываемых оптических компьютерах эта роль отводится фотонам. Электрический ток в фононном компьютере заменен теплом.

 

Базовыми элементами компьютерных схем являются логические вентили. И если в электронном компьютере логическим уровням на входах и выходах вентилей соответствуют высокие и низкие значения напряжения, то в теплом – высокие и низкие значения температуры.

 

Ключевым элементом логического вентиля является термический транзистор. Он работает примерно так же, как полевой транзистор в электронных схемах. Два вывода играют роли истока и стока, а третий – затвора. Тепло передается колебаниями кристаллической решетки. Сочетание спектров колебаний двух выводов определяет наличие потока тепла. Когда спектры колебаний выводов перекрываются, тепло легко передается от вывода с большей температурой, к выводу с меньшей, что соответствует состоянию «включен». Когда спектры не перекрываются, передача тепла не происходит, что соответствует состоянию «выключен».

 

Механизм работает, когда система обладает свойством отрицательного дифференциального теплового сопротивления: большое изменение температуры индуцирует малое изменение теплового потока.

 

Как утверждают разработчики, из термических транзисторов создана схема сигнального повторителя и логические вентили, реализующие функции NOT и AND/OR.