วัสดุสองมิติรวมกันเพื่อผลิต “Quantum LED”

วัสดุสองมิติรวมกันเพื่อผลิต “Quantum LED”

jumbo jili

หนึ่งในความท้าทายทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมมากมายในการตระหนักถึงโอกาสของการคำนวณควอนตัมซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้ปรากฏการณ์ควอนตัม เช่น การพัวพันเพื่อทำการคำนวณที่ซับซ้อน กำลังสร้างอุปกรณ์ที่สามารถสร้างโฟตอนเดียวด้วยไฟฟ้าเพื่อใช้สำหรับส่งข้อมูล เครือข่ายควอนตัม วิธีหนึ่งในการผลิตโฟตอนเดี่ยวเหล่านี้คือการใช้การจัดเรียงเลเซอร์หลายอันที่ซับซ้อนซึ่งได้รับการตั้งค่าอย่างแม่นยำด้วยส่วนประกอบทางแสงเพื่อผลิตโฟตอนเดี่ยวเหล่านี้ เมื่อเร็ว ๆ นี้วัสดุชั้นที่ทำหน้าที่เป็นตัวปล่อยควอนตัมได้เริ่มแสดงให้เห็นหนทางข้างหน้า แต่ถึงกระนั้นวัสดุที่เป็นชั้นเหล่านี้ก็ยังต้องการแหล่งกำเนิดแสงบางชนิดเพื่อกระตุ้นการปล่อยโฟตอนเพียงตัวเดียว

สล็อต

ตอนนี้นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในอังกฤษได้สร้างอุปกรณ์ที่ทำจากชั้นบาง ๆ ของกราฟีนโบรอนไนไตรด์และ dichalcogenides โลหะทรานซิ (TMDs) ที่สร้างโฟตอนเดียวทั้งหมดไฟฟ้า การรวมกันของวัสดุสองมิติ (2D) ทั้งสามประเภทนี้ทำให้เกิดอุปกรณ์ที่เป็นไดโอดเปล่งแสงควอนตัม (LEDs) แบบควอนตัมแบบบางพิเศษที่ใช้ไฟฟ้าทั้งหมด
ในการวิจัยที่อธิบายไว้ในวารสารNature Communicationsนักวิจัยจากสหราชอาณาจักรได้แสดงให้เห็นว่าTMDs ของทังสเตนไดเซเลไนด์และทังสเตนไดซัลไฟด์ซึ่งเป็นที่ทราบกันดีว่าเป็นเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้งานทางแสงสามารถใช้เป็นแพลตฟอร์มสำหรับการผลิตอุปกรณ์กำเนิดแสงควอนตัม
ชั้น TMD ให้พื้นที่จำกัดแน่นในสองมิติที่อิเล็กตรอนเติมลงในรู เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่เข้าไปในรูเหล่านี้ซึ่งมีพลังงานต่ำกว่า พลังงานที่ต่างกันจะทำให้เกิดโฟตอน ในหลอด LED ควอนตัมที่ผลิตโดยนักวิจัยในสหราชอาณาจักร แรงดันไฟฟ้าจะผลักอิเล็กตรอนผ่านอุปกรณ์และเติมรู ทำให้เกิดโฟตอนเดี่ยวเมื่อเกิดขึ้น
นักวิจัยเชื่อว่าแพลตฟอร์ม ultrathin นี้ทำงานด้วยระบบไฟฟ้าทั้งหมดจะทำให้การปล่อยโฟตอนเดี่ยวบนชิปสำหรับการสื่อสารควอนตัมใกล้เคียงกับความเป็นจริงมากขึ้น
ศาสตราจารย์ Mete Atatüre จาก Cavendish Laboratory ของ Cambridge หนึ่งในผู้เขียนอาวุโสของหนังสือพิมพ์กล่าวว่า “ในที่สุด เราต้องการอุปกรณ์แบบครบวงจรที่เราสามารถควบคุมได้ด้วยแรงกระตุ้นไฟฟ้า แทนที่จะเป็นเลเซอร์ที่มุ่งเน้นไปที่ส่วนต่างๆ ของวงจรรวม ปล่อย. “สำหรับการสื่อสารด้วยควอนตัมที่มีโฟตอนเดี่ยว และเครือข่ายควอนตัมระหว่างโหนดต่างๆ เราต้องการขับกระแสและให้แสงสว่างได้ มีอีซีแอลจำนวนมากที่สามารถกระตุ้นด้วยแสง แต่มีเพียงไม่กี่ตัวเท่านั้นที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า”
งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าทังสเตน diselenide สามารถทำงานด้วยไฟฟ้าเป็นตัวปล่อยควอนตัม แต่นักวิจัยยังแสดงให้เห็นว่าทังสเตนซัลไฟด์เป็นสารปล่อยควอนตัมประเภทใหม่ทั้งหมดและมีการสร้างโฟตอนเดี่ยวด้วยไฟฟ้าทั้งหมดในสเปกตรัมที่มองเห็นได้
Atatüre กล่าวเพิ่มเติมว่า: “เราเลือกทังสเตนซัลไฟด์เพราะเราต้องการดูว่าวัสดุต่างๆ เสนอส่วนต่างๆ ของสเปกตรัมสำหรับการปล่อยโฟตอนเดี่ยวหรือไม่ ด้วยเหตุนี้ เราจึงแสดงให้เห็นว่าการปล่อยควอนตัมไม่ใช่คุณลักษณะเฉพาะของทังสเตนไดซัลไฟด์ ซึ่งบ่งชี้ว่าวัสดุชั้นอื่นๆ จำนวนมากอาจสามารถโฮสต์คุณลักษณะที่คล้ายควอนตัมดอตได้เช่นกัน”
นักวิจัยยังใช้ Loihi เพื่อปรับปรุงการควบคุมแบบเรียลไทม์สำหรับระบบหุ่นยนต์ ตัวอย่างเช่น เมื่อสัปดาห์ที่แล้วที่Telluride Neuromorphic Cognition Engineering Workshopซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่ Davies เรียกว่า “ค่ายฤดูร้อนสำหรับผู้สนใจเรื่อง neuromorphics” นักวิจัยทำงานอย่างหนักโดยใช้ระบบ Loihi เพื่อควบคุมโต๊ะฟุตบอล “มันทำให้ผู้คนคลั่งไคล้” เขากล่าว “แต่มันเป็นภาพประกอบที่ดีของเทคโนโลยี neuromorphic รวดเร็ว ต้องการการตอบสนองที่รวดเร็ว การวางแผนที่รวดเร็ว และความคาดหวัง นี่คือสิ่งที่ชิป neuromorphic ทำได้ดี”
ด้วยรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปีนี้ โดยนักฟิสิกส์สามคนจะได้รับ “การค้นพบทางทฤษฎีของการเปลี่ยนเฟสทอพอโลยีและเฟสทอพอโลยีของสสาร ” ดูเหมือนว่าสิ่งต่างๆ กำลังมองหาโอกาสที่พึ่งเกิดขึ้นของฉนวนทอพอโลยี
ฉนวนทอพอโลยี (TIs) เป็นวัสดุที่มีลักษณะเป็นตัวนำใกล้พื้นผิว แต่ทำหน้าที่เป็นฉนวนตลอดส่วนใหญ่ของการตกแต่งภายใน แม้ว่าวัสดุดังกล่าวจะได้รับการพิจารณาในทางทฤษฎีมานานแล้ว แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้เองที่ห้องปฏิบัติการวิจัยทั่วโลกได้เริ่มผลิตวัสดุที่มีคุณสมบัติเหล่านี้ นี้ได้แม้จะมีความหวังว่าสักวันหนึ่งพวกเขาจะถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยีตั้งแต่“Spintronics”เพื่อคอมพิวเตอร์ควอนตัม
ตอนนี้ทีมนักวิจัยนานาชาติจากสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (NIST), มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียลอสแองเจลิส (UCLA) และสถาบันเทคโนโลยีแห่งปักกิ่งในประเทศจีนได้พัฒนาวิธีที่จะทำให้ TIs ดึงดูดได้ง่ายขึ้นมาก ปรับปรุงโอกาสที่พวกเขาจะนำไปใช้กับการคำนวณ
ปัญหาหลักประการหนึ่งของ TI คือการนำคุณสมบัติทางกายภาพที่ผิดปกติออกมาต้องเก็บไว้ที่อุณหภูมิต่ำมาก ตัวแสดงที่มีศักยภาพอีกตัวหนึ่งทำให้วัสดุเป็นแม่เหล็ก มีสองวิธีพื้นฐานในการบรรลุการสะกดจิตนี้: ไม่ว่าคุณจะเติม TI ด้วยวัสดุแม่เหล็กจำนวนเล็กน้อย หรือคุณสร้างโครงสร้างเป็นชั้นโดยใช้วัสดุแม่เหล็กที่เรียกว่าเฟอร์โรแม่เหล็ก ทั้งสองวิธีมีข้อเสีย วิธีการแบบแบ่งชั้นสามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่ทรงพลังจนสามารถเอาชนะ TIs ได้ และวิธีการยาสลบยังขัดขวางคุณสมบัติของ TI
ในการวิจัยที่อธิบายไว้ในวารสารNature Materialsนักวิจัยได้ใช้วิธีแบ่งชั้น แต่แทนที่จะใช้ชั้นอื่นของวัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติก พวกเขากลับใช้วัสดุต้านสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (AFM) ในวัสดุแม่เหล็กทั่วไป อะตอมทั้งหมดมีขั้วเหนือที่ชี้ไปในทิศทางเดียวกัน อย่างไรก็ตาม ในวัสดุ AFM ขั้วเหนือของชั้นหนึ่งจะชี้ไปในทิศทางเดียว จากนั้นไปในทิศทางตรงกันข้ามในชั้นถัดไป เมื่อซ้อนกันหลายชั้น สนามแม่เหล็กจะถูกยกเลิก
ดังนั้น สิ่งที่นักวิจัยต้องการบรรลุคือการใช้ประโยชน์จากสนามแม่เหล็กของชั้นนอกสุดของวัสดุ AFM การวิจัยแสดงให้เห็นว่าชั้นนอกเพียงชั้นเดียวนี้เพียงพอที่จะดึงดูด TI โดยปราศจากคุณสมบัติที่น่าดึงดูด
ประโยชน์อีกประการของการใช้วัสดุ AFM คือ TI แสดงคุณสมบัติที่ต้องการที่อุณหภูมิอุ่นขึ้นเล็กน้อย (แม้ว่า 77 เคลวินยังไม่ถือว่าเบา) ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้ไนโตรเจนเหลวเพื่อให้วัสดุเย็นมากกว่าฮีเลียมเหลว ดังนั้นการศึกษาวัสดุจึงง่ายขึ้น
Alex Grutter จาก NIST Center for Neutron Research กล่าวว่า “มันทำให้การศึกษาง่ายขึ้นมาก” กล่าวในการแถลงข่าว “ไม่เพียงแต่เราสามารถสำรวจคุณสมบัติของ TI ได้ง่ายขึ้นเท่านั้น แต่เรารู้สึกตื่นเต้นเพราะนักฟิสิกส์ได้ค้นพบวิธีหนึ่งในการเพิ่มอุณหภูมิในการทำงาน ซึ่งแนะนำอย่างมากว่าอาจมีวิธีอื่นๆ ที่เข้าถึงได้เพื่อเพิ่มอุณหภูมิอีกครั้ง ทันใดนั้น TIs อุณหภูมิห้องดูไม่ไกลเกินเอื้อม”
ด้วยขั้นตอนที่เพิ่มขึ้นนี้ เราไม่ควรคาดหวังว่าจะได้เห็นอุปกรณ์ Spintronic และคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้ประโยชน์จาก TI ในเร็ว ๆ นี้ แต่อย่างน้อยเราก็ได้รับความหวังที่จะฝันถึงวันนั้น

สล็อตออนไลน์

กาลครั้งหนึ่งข้อมูลถูกเก็บไว้ในสมองของมนุษย์เท่านั้น และกวีโบราณสามารถใช้เวลาหลายชั่วโมงในการเล่าเรื่องราวความขัดแย้งและการพิชิต จากนั้นจึงคิดค้นการจัดเก็บข้อมูลภายนอก
กระบอกและเม็ดดินเหนียวขนาดเล็กที่ประดิษฐ์ขึ้นในสุเมเรียนเมื่อประมาณ 5,000 ปีก่อน มักมีอักขระรูปลิ่มเพียงไม่กี่โหล เทียบเท่ากับสองสามร้อยไบต์ (10 2 B) Oresteiaเป็นตอนจบของโศกนาฏกรรมกรีกโดยอีส (ห้าศตวรรษที่คริสตศักราช) จำนวนประมาณ300,000 B (10 5 B) สมาชิกวุฒิสภาผู้มั่งคั่งบางคนในจักรวรรดิโรมมีห้องสมุดที่มีม้วนหนังสือหลายร้อยเล่ม โดยมีคอลเล็กชั่นขนาดใหญ่หนึ่งชุดที่มีอย่างน้อย 10 8 B (100 เมกะไบต์)
การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่เกิดขึ้นกับแท่นพิมพ์ของ Johannes Guttenberg โดยใช้แบบเคลื่อนย้ายได้ 1500 น้อยกว่าครึ่งศตวรรษหลังจากการแนะนำการพิมพ์ของเครื่องพิมพ์ยุโรปได้ออกมากกว่า11,000 ฉบับหนังสือเล่มใหม่ การพิมพ์ที่เพิ่มขึ้นอย่างไม่ธรรมดาเกิดขึ้นร่วมกับข้อมูลที่จัดเก็บในรูปแบบอื่นๆ อันดับแรกคือโน้ตเพลงประกอบ ภาพประกอบ และแผนที่ จากนั้น ในศตวรรษที่ 19 ภาพถ่าย การบันทึกเสียง และภาพยนตร์ก็เกิดขึ้น งานอ้างอิงและบทสรุปทางสถิติอื่น ๆ ที่ตีพิมพ์เป็นประจำในช่วงศตวรรษที่ 20 มาจากโหมดการจัดเก็บแบบใหม่ โดยเฉพาะเทปแม่เหล็กและบันทึกที่เล่นมานาน
เริ่มต้นในปี 1960 คอมพิวเตอร์ได้ขยายขอบเขตของการแปลงเป็นดิจิทัลไปสู่การถ่ายภาพทางการแพทย์ ( แมมโมแกรมดิจิทัล [PDF] คือ 50 MB) ภาพยนตร์แอนิเมชัน (2–3 กิกะไบต์) การโอนเงินข้ามทวีป และการส่งอีเมลขยะจำนวนมากในท้ายที่สุด (มากกว่า 100 ฉบับ) ล้านข้อความที่ส่งทุกนาที) ข้อมูลที่จัดเก็บแบบดิจิทัลดังกล่าวแซงหน้าสื่อสิ่งพิมพ์ทั้งหมดอย่างรวดเร็ว บทละครและบทกวีของเชกสเปียร์มีขนาด 5 MB เทียบเท่ากับภาพถ่ายความละเอียดสูงเพียงภาพเดียว หรือเสียงที่มีความเที่ยงตรงสูง 30 วินาที หรือวิดีโอความละเอียดสูงที่สตรีมแปดวินาที
สื่อสิ่งพิมพ์จึงถูกลดขนาดลงเหลือเพียงส่วนเล็ก ๆ ของการจัดเก็บข้อมูลทั่วโลกโดยรวม ภายในปี 2543 หนังสือทุกเล่มในหอสมุดรัฐสภามีลำดับ 10 13บี (มากกว่า 10 เทราไบต์) แต่นั่นน้อยกว่า 1 เปอร์เซ็นต์ของคอลเลกชันทั้งหมด (10 15บี ประมาณ 3 เพตาไบต์) เมื่อภาพถ่ายทั้งหมด เพิ่มแผนที่ ภาพยนตร์ และการบันทึกเสียง

jumboslot

และในศตวรรษที่ 21 ข้อมูลนี้ถูกสร้างขึ้นอย่างรวดเร็วยิ่งขึ้น ในการสำรวจข้อมูลล่าสุดที่สร้างขึ้นต่อนาทีในปี 2018 Domo [PDF] ซึ่งเป็นบริการคลาวด์ ระบุวิดีโอที่สตรีมโดยผู้ใช้ Netflix มากกว่า 97,000 ชั่วโมง มีวิดีโอที่ดูเกือบ 4.5 ล้านรายการบน YouTube และคำขอคาดการณ์สภาพอากาศเพียง 18 ล้านรายการ ช่องสัญญาณและข้อมูลอินเทอร์เน็ตอื่นๆ มากกว่า 3 พันล้านล้านไบต์ (3.1 เพตาไบต์) ที่ใช้ในสหรัฐอเมริกาเพียงประเทศเดียว ภายในปี 2559 อัตราการสร้างข้อมูลทั่วโลกประจำปีเกิน 16 ZB (หนึ่งเซตตาไบต์คือ 10 21 B) และภายในปี 2568 คาดว่าจะเพิ่มขึ้นตามลำดับความสำคัญอื่น นั่นคือประมาณ 160 ZB หรือ 10 23 B. และ ตามข้อมูลของ Domo ภายในปี 2020 ข้อมูล 1.7 MB จะถูกสร้างขึ้นทุกวินาทีสำหรับทุกๆ คนเกือบ 8 พันล้านคนทั่วโลก
ปริมาณเหล่านี้นำไปสู่คำถามที่ชัดเจน เก็บข้อมูลได้เพียงเศษเสี้ยวของข้อมูล แต่ควรเป็นส่วนใด ความท้าทายในการจัดเก็บข้อมูลนั้นชัดเจนแม้ว่าจะมีการรักษาไว้น้อยกว่า 1 เปอร์เซ็นต์ของโฟลว์นี้ และสำหรับสิ่งที่เราตัดสินใจจัดเก็บ คำถามต่อไปคือควรเก็บข้อมูลไว้นานแค่ไหน ไม่จำเป็นต้องมีการจัดเก็บตลอดไป แต่ช่วงที่เหมาะสมที่สุดคืออะไร?
คำนำหน้าสูงสุดในระบบสากลของหน่วยคือ yotta, Y = 10 24 . เราจะมีไบต์จำนวนมากภายในหนึ่งทศวรรษ และเมื่อเราเริ่มสร้างข้อมูลมากกว่า 50 ล้านล้านไบต์ต่อคนต่อปี จะมีโอกาสจริงที่จะใช้ข้อมูลนี้อย่างมีประสิทธิภาพหรือไม่ การค้นหาคำนำหน้าใหม่สำหรับฐานข้อมูลขนาดใหญ่ง่ายกว่าการตัดสินใจว่ามีขนาดใหญ่เพียงพอ ท้ายที่สุด มีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างข้อมูลที่สะสม ข้อมูลที่เป็นประโยชน์ และความรู้เชิงลึก
ตอนนี้เราทำการคำนวณทางคณิตศาสตร์บ่อยครั้งและง่ายดายด้วยคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล จนลืมไปว่ามีวิธีอื่นในการคำนวณสิ่งต่างๆ อยู่เสมอ ในยุคก่อนหน้านี้ วิศวกรต้องคิดกลยุทธ์อันชาญฉลาดเพื่อคำนวณโซลูชันที่พวกเขาต้องการโดยใช้คอมพิวเตอร์แอนะล็อกประเภทต่างๆ
บางส่วนของคอมพิวเตอร์เหล่านั้นเป็นช่วงต้นอิเล็กทรอนิกส์ แต่หลายคนกลอาศัยเกียร์ , ลูกและดิสก์ , ปั๊มไฮโดรลิคและอ่างเก็บน้ำหรือเหมือน สำหรับการใช้งานบางอย่าง เช่น การประมวลผลข้อมูลเรดาร์รูรับแสงสังเคราะห์ในทศวรรษที่ 1960 การคำนวณแบบแอนะล็อกทำได้แบบออปติคัล แนวทางดังกล่าวทำให้เกิดการคำนวณแบบดิจิทัลเมื่อเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ได้รับการปรับปรุง

slot

อย่างไรก็ตาม น่าแปลกที่นักวิจัยบางคนกำลังสำรวจการใช้คอมพิวเตอร์ออปติคัลแอนะล็อกอีกครั้งสำหรับความท้าทายในการคำนวณในยุคปัจจุบัน นั่นคือ การคำนวณโครงข่ายประสาทเทียม
การคำนวณที่เป็นหัวใจสำคัญของโครงข่ายประสาทเทียม (การคูณเมทริกซ์) นั้นเรียบง่ายในเชิงแนวคิด—ง่ายกว่ามาก กล่าวคือ การแปลงฟูริเยร์ที่จำเป็นในการประมวลผลข้อมูลเรดาร์รูรับแสงสังเคราะห์ สำหรับผู้อ่านที่ไม่คุ้นเคยกับการคูณเมทริกซ์ ให้ฉันลองแก้ปริศนา

This entry was posted in Slot and tagged , , , , , , , , . Bookmark the permalink.