تولید نخستین کامپیوتر کوانتومی تک اتمی

رضا باقرزاده در- 2012-09-24 00:57

کامیپوتری کوانتومی که تنها از یک اتم فسفر به وجود آمده و درون یک چیپ از جنس سیلیکون قرار گرفته. این کاری است که یک تیم از مهندسان استرالیایی انجام داده اند. آنها اولین کیوبیت قابل استفاده بر روی چیپ های سیلیکونی را با بهره گیری از یک اتم فسفر تولید کرده اند. این محصول تولیدی بر اساس تحقیقات سال ۱۹۹۸ دکتر بروس کان، استاد دانشگاه نیوساوت ولز بنا شده است. این دانشمند در مقاله ای، نشان داد که اتم های فسفر این قابلیت را دارند که با معلق شدن در سیلیکون فوق خالص، برای تولید کیوبیت ها مورد استفاده قرار گیرند. سپس برای ۱۴ سال دانشگاه نیوساوت ولز مشغول کار بر روی این ایده و رویکرد شد، تا اینکه سرانجام تئوری را به عمل تبدیل کردند. 

برای ساخت این کامپیوتر کوانتومی، دانشمندان استرالیایی دست به کار تولید یک ترانزیستور سیلیکونی شدند که آنقدر کوچک باشد تا الکترون ها بتوانند یکی پس از دیگری به تنهایی درون آن از سویی به سوی دیگر بروند. سپس یک اتم فسفر را درون لایه و بستر سیلیکونی، درست کنار ترانزیستور جای گذاری کردند. ترانزیستور هم تنها هنگامی اجازه عبور جریان الکتریسیته را می دهد که یک الکترون از اتم فسفر به جزیره میان ترانزیستور بپرد. و این نکته کلیدی داستان است. با کنترل الکترون های فسفر، مهندسان می توانند جریان الکتریسیته درون ترانزیستور را کنترل کنند. 

برای کنترل الکترون های اتم فسفر، باید بتوانید اسپین (جهت) آنها را تغییر دهید. در این مورد هم آنها این کار را با استفاده از تاباندن اشعه کنترل شده ای از مایکرویو انجام دادند. هنگامی که اتم فسفر در حالت پایه و عادی خود است، ترانزیستور خاموش است و این همان ارزش عددی 0 در محاسبات کامپیوتری است. اما هنگامی که شعاع کوچکی از مایکرویو بر آن تابانده می شود، سمت و سو و اسپین الکترون ها تغییر می کند و یکی از آنها به درون ترانزیستور می جهد. این کار ترانزیستور را روشن کرده و نشان دهنده ارزش عددی 1 است. 

البته قبل از این هم درباره کامپیوترهای کوانتومی و تولید کامپیوتر کوانتومی درون الماس توسط دانشگاه کالیفرنیای جنوبی نوشته بودیم؛ اما نکته مهم و جهش بزرگ شیوه تازه دانشگاه UNSW در استفاده از ترانزیستور کوانتومی بر پایه همان چیپ های سیلیکون معمول است. در واقع این محققان توانسته اند به خوبی از دستاوردهای ۶۰ ساله در زمینه تحقیقات الکترونیک بر پایه سیلیکون و میلیاردها دلار هزینه صورت گرفته در این راه به خوبی سواری بگیرند و دورنمای پویاتر و قابل قبول تری را برای محاسبات کوانتومی رقم بزنند. اکنون می توانیم باور کنیم که اعتقاد به ظهور تجاری کامپیوترهای کوانتومی در چند سال آینده، کاملا به جا و منطقی خواهد بود.

شارژ باطری با گام های انسان

رضا باقرزاده در- 2012-08-19 13:05

باطری های که خودشان شارژ می شوند جزو ایده هایی است که شرکت های مختلف مشغول تحقیق روی آن هستند و البته هنوز هیچ کدام یک نسخه تجاری قابل مصرف به بازار وارد نکرده اند. حالا این یک مدل جدید از این باطری ها است که توسط محققین دانشگاه فنی جورجیا ساخته شده. 

آنها از باطری های سکه ای لیتیومی رایج در بازار استفاده کرده و لایه جدا کننده الکترودهای باطری را با یک فیلم از جنس polyvinylidene difluoride پر کرده اند. ماده ای که دارای خاصیت پیزوالکتریک است. بنابراین با کمی فشار روی باطری، مقداری جریان الکتریکی تولید میشود و نیازی به وجود الکتریسیته از بیرون نیست. حالا آنها باطری را زیر یک کشف قرار داده اند و با هر گام که برداشته می شود کمی جریان الکتریسیته تولید شده و باطری شارژ می شود. 

تیم محقق فعلا به دنبال ماده پیزوالکتریک مناسب هستند تا بیشترین جریان الکتریسیته را ایجاد کند و باطری سریع تر به حداکثر شارژ خود برسد. اما هنوز خیلی زود است که به امید ورود سریع آنها به بازار باشیم. فراموش نکنید که این باطری ها آینده گجت های پوشیدنی هستند که انرژی خودشان را از فعالیت بدن ما تامین می کنند.

چرا دوربین های مریخ نورد Curiosity دو مگاپیکسلی هستند؟

رضا باقرزاده در- 2012-08-11 20:36

مریخ نورد Curiosity به تازگی توانسته با موفقیت بر سطح سیاره سرخ فرود آمده و با عکس های ارسالی خود ، همه طرفداران دانش و کیهان شناسی را به وجد آورد. اما شاید داستان دوربین هایی که این تصاویر را برای مان تهیه دیده و به زمین ارسال می کنند، جذاب تر از خود تصاویر باشد. فکر می کنید دوربین های «آزمایشگاه علمی مریخ» چند مگاپیکسلی باشند؟ 

این مریخ نورد به ۱۲ دوربین تصویربرداری مختلف مجهز شده است که دقیقا نمی دانیم هر یک چه رزولوشن و کیفیتی دارند. اما آنچه که مشخص است، دوربین های اصلی این ربات از سنسورهای ۲ مگاپیکسلی! بهره می برند. 

بله، درست است، احتمالا دوربین موبایل ارزان قیمت مادربزرگ شما از چشمان این غول 2.5 میلیارد دلاری رزولوشن بیشتری دارد. اما چرا ناسا علی رغم این هزینه هنگفت و ارسال مریخ نورد خود به چنین فاصله بسیار طولانی، تنها به دریافت عکس های ۲ مگاپیکسلی از این سفر تفریحی رضایت داده است؟ بخش مهمی از داستان به این موضوع بر می گردد که ساخت مریخ نورد از سال ۲۰۰۴ آغاز شده و شما تکنولوژی های آن سال را در بیشتر بخش های این گجت مشاهده می کنید. 

مایک راوین از MSSS مدیر پروژه دوربین این ماموریت است. وی می گوید:‌ «تصور عموم بر این است که پروژه هایی مانند مریخ نورد از تکنولوژی های بسیار پیشرفته ای استفاده می کنند. اما گاهی اوقات باید کمی واقع بینانه تر به موضوع نگاه کرد. این طرح در سال ۲۰۰۴ به ناسا پیشنهاد شده و شما نمی توانید چیزی را پیشنهاد داده و چیز دیگری تولید کرده و تحویل دهید. دوربین ۲ مگاپیکسلی با حافظه داخلی ۸ گیگابایتی هم برای سال ۲۰۰۴ چندان بد به نظر نمی رسد! اما مطمئنا با چیزی که امروزه روی اسمارت فون های تان دارید قابل مقایسه نیست.» 

و البته باید پهنای باند ارتباطی میان مریخ و زمین، و همچنین مدت زمان ۱۳ دقیقه ای رسیدن سیگنال ها به سیاره مان را هم باید در نظر بگیریم. اگر ناسا از دوربین های با کیفیت بالاتری استفاده می کرد، مطمئنا دریافت آن حجم از اطلاعات در مدت زمان قابل قبول بسیار سخت تر می شد. 

شاید از اینکه دوربین های سه بعدی ویژه ای که توسط جیمز کامرون برای «آواتار» ابداع شد، در این پروژه مورد استفاده قرار نگرفته اند، تاسف بخورید. اما باید پذیرفت که تکنولوژی هنوز آماده استفاده از این گونه ابزارها در جاهایی با چنان فاصله ای نیست و احتمالا باید منتظر دریافت عکس های رنگی سه بعدی از مریخ نورد نسل های آینده باشیم. 

در عکس پایین می توانید محل قرارگیری دوربین های مریخ نورد Curiosity را ببینید.

چرا موجودات فضایی تا کنون هیچ تماس رسمی با انسان نداشته اند؟

رضا باقرزاده در - 2012-08-04 22:35

چند روز پیش به سوالی در خصوص دلایل تماس یا عدم تماس با موجودات فضایی و بیگانگان پرداختیم و پاسخ جیل تارتر مدیر مرکز تحقیقات SETI را خواندیم. اما اگر واقعا موجودات فضایی وجود دارند، چرا تاکنون سراغ انسان نیامده اند و با دولت یا مردم هیچ کشوری تماس مستقیم و رسمی نداشته اند؟ 

دیسکاوری برای پاسخ این سوال به دکتر Michio Kaku نویسنده و استاد فیزیک نظری مراجعه کرده است. وی از بنیانگذاران نظریه ریسمان است و اکنون به عنوان پروفسور فیزیک نظری، کرسی هنری سِمات دانشگاه نیویورک را در اختیار دارد. وی مطالعات و نظریات بسیاری درباره آینده داشته و پیشگویی های فراوانی به نقل از وی منتشر شده اند.

سوال: چرا موجودات فضایی تا حالا هیچ تماس رسمی و مستقیمی با ما نداشته اند؟ 
پاسخ را در ادامه مطلب ببینید

آیا باید با موجودات فضایی ارتباط برقرار کنیم؟

پس از چندین دهه تلاش برای سفرهای فضایی و اکتشافات فضایی، به نظر می رسد که بشر به نقطه ای رسیده است که می تواند سوالات جدی تری را در این رابطه طرح نماید. اکنون می دانیم که بیش از ۱۰۰۰ سیاره شبه-زمین در فضای دور و نزدیک داریم و برخی پیش بینی می کنند تنها در کهکشان راه شیری بیش از ۱۰ میلیارد از سیارات زمین-مانند وجود داشته باشد. 

پس از چندین سفر اکتشافی به سیارات و قمرهای منظومه شمسی، چندی پیش کاوشگر Curiosity به سمت سیاره سرخ پرتاب شد و چند روز دیگر قرار است بر سطح مریخ فرود آید. ماموریت این کاوشگر، پیدا کردن هرگونه نشانه ای از حیات درون خاک، اقیانوس های یخ و آتشفشان های خواهر دوقلوی زمین است. 

با این اوصاف به گمانم دیگر با کمی اغماض حق داریم که درباره چیستی و چگونگی ارتباط با موجودات بیگانه و دیگر ساکنین هوشمند احتمالی کهکشان ها سوالاتی را مطرح کنیم. 

جیل تارتر مدیر مرکز تحقیقات SETI موسسه SETI به سوال مهم در خصوص باید و نبایدهای تماس با موجودات فرازمینی پاسخ داده است. این دانشمند ۶۸ ساله دکترای ستاره شناسی خود را از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی اخذ کرده است.

سوال: آیا ما باید با بیگانگان ارتباط برقرار کنیم، یا آنها را به حال خود بگذاریم؟ 

پاسخ: 
به قول استفن هاوکینگ : «پیام نفرستید. اجازه ندهید که آنها بدانند شما اینجایید! اصلا خوشایند نخواهد بود که آنها خودشان را جلو درب خانه مان بیابند.» البته کسی نمی داند، زیرا چنین اتفاقی هنوز نیافتاده است. پس هنوز هیچ کارشناس خبره و متخصصی در این زمینه نداریم. اما من به شکل دیگری درباره این موضوع فکر می کنم. اینکه برای داشتن یک ارتباط و تماس موفقیت آمیز، احتمالا تکنولوژی ها باید مدت زمان بسیار بیشتری را سپری کرده و بسیار پیشرفته باشند. اگر یک تکنولوژی بخواهد این زمان را سپری کند و قبلا هم این گونه دوام آورده باشد، مطمئنا می تواند افراد خود را هم کنترل کند و می تواند رفتار غیرپرخاشگرانه ای را به ارمغان آورد. می توان امیدوار بود که آنها هنوز بیش از کنجاوی شان درباره شناخت دیگر موجودات هوشمند موجود در کهکشان رشد و پیشرفت نداشته باشند. البته این برای من مشکل است که قبول کنم چگونه شما این چنین دیرپا و کهن بوده و همچنان مهاجم و ستیزه جو باقی مانده باشید. 

خب، من نمی دانم که آیا آنها یک تهدید و خطر هستند یا خیر. اما فکر می کنم که برای گفتن این موضوع بسیار دیر شده باشد. زیرا مرغ از قفس پریده و ما بیش از ۱۰۰ سال است که در حال پخش امواج مختلف از سوی خودمان هستیم. در واقع یک حباب به دور زمین کشیده شده که هر سال بزرگتر و ضعیف تر می شود، اما برای یک تکنولوژی پیشرفته دریافت و درک آن کار ساده ای باید باشد. 

من فکر می کنم بسیار خوب است که یک محاوره و گفتگوی این چنینی داشته باشیم. خواه پیام تعمدا ارسال شده یا این کار سهوا انجام گرفته باشد، این می تواند یک اجماع دوباره جهانی درباره یک ایده باشد. این همان چیزی است که ما سالها در SETI بر روی آن کار می کنیم. ما باید یک مباحثه بسیار جدی درباره این موضوع داشته باشیم. زیرا اینها ایده های متفاوتی هستند که از ملل و فرهنگ های مختلف و افراد گوناگون منشا می گیرند. برخی از آن می ترسند و برخی آن را بدون خطر می دانند. پس باید درباره ان مذاکره کنیم. اما چگونه می توان با تمام دنیا مذاکره کرد؟ 

ما کنفرانس های متعددی را برگزار کرده و درباره این موضوع صحبت کرده ایم. اکنون شبکه های اجتماعی هم فرصت مناسبی برای این کار هستند. این می تواند یک تجربه عالی باشد که با مردم مختلف درباره چگونگی انجام این کار، چگونگی اداره آن و احساس شان نسبت به چنین عملی صحبت کرد.