Есть ли пределы развития и миниатюризации компьютеров

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; 

d) обрабатывать налоговые декларации; 

e) создавать новые виды продукции; 

f) регулировать движение всех видов транспорта; 

g) вести домашнее хозяйство; 

h) вести диалог с человеком и т.д. 

И хотя многие из перечисленных функций могут  представляться нам утопическими, все  же не следует исключать возможность  создания своего рода симбиоза "человек-ЭВМ". 

Лишь после  того, как компьютер превратится  в пылающий огненный шар либо в  микроскопическую черную дыру, прогресс вычислительной техники прекратится. Фантастика? Нет, ”еще одно свидетельство  тесной связи физики и теории информации” [5]. Конечно, сегодня мы даже не можем  себе представить, как достичь этих невероятных пределов. Однако не стоит  отчаиваться. Если развитие ЭВМ будет  идти теми же темпами, все описанное  станет реальностью через каких-нибудь две сотни лет.