تعداد نشریات | 39 |
تعداد شمارهها | 1,115 |
تعداد مقالات | 8,109 |
تعداد مشاهده مقاله | 6,004,319 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 3,268,665 |
پردازش اطلاعات در ابعاد کوانتومی با استفاده از گیتهای منطقی مولکولی: مروری بر تاریخچه، ویژگیها و فناوریهای مبتنیبر آن | ||
مجله نوآوری های فناوری اطلاعات و ارتباطات کاربردی | ||
دوره 1، شماره 1، اردیبهشت 1400، صفحه 35-55 اصل مقاله (1.73 M) | ||
نوع مقاله: مقاله علمی-ترویجی | ||
نویسندگان | ||
احسان سهیلی؛ نصیب الله دوستی مطلق* | ||
دانشگاه و پژوهشگاه عالی دفاع ملی و تحقیقات راهبردی، پژوهشکده آماد و فناوری دفاعی، تهران، ایران | ||
تاریخ دریافت: 10 اردیبهشت 1399، تاریخ بازنگری: 18 آذر 1399، تاریخ پذیرش: 30 شهریور 1400 | ||
چکیده | ||
در صنعت الکترونیک ثابت شده است که، پایین آوردن مقیاس قطعات سیلیکونی تا زیر nm۱۰ و بستهبندی میلیونها مورد از آنها در یک تراشه ایدة جالبی نخواهد بود. این امر بهدلیل مصرف انرژی بالا، هزینه ساخت بالا، محدودیتهای ناشی از مکانیک کوانتومی و دشواریهای فنی است که مانع از کوچکتر شدنِ بیشتر افزارههای الکترونیکی میشوند. لذا، بایستی محققان به چیزی غیر از سیلیکون فکر کنند تا افزاره الکترونیکی با تراکم بسیار زیاد بسازند. از اینرو، داده ورزی مولکولی، میتواند با بررسی و اکتشاف گستره وسیعی از ساختارهای مولکولی، جایگزین مناسبی برای منطق دیجیتال مرسوم ارائه دهد تا قادر به کدگذاری یا دستکاری مؤثرِ دادهها باشد. بنابراین، بسترهای مولکولی را میتوان بهعنوان افزارههای محاسباتی در نظر گرفت که براساس مجموعهای از عملگرهای منطقی، ورودیهای فیزیکی و شیمیایی را به خروجیهای مطلوب تبدیل میکنند. این حوزه در زیرشاخة سختافزار فناوریهای محاسبات کوانتومی قرار میگیرد و بنابراین، ساخت افزارههای الکترونیکی و حسگرهای مولکولی کارآمدتر تأثیرات مثبت معناداری بر توانمندیهای دفاعی و امنیتی یک کشور دارند. در این مقالة مروری، ابتدا مختصری از تاریخچه افزارههای مولکولی ارائه میشود، چرا که آگاهی از سیر تحول یک موضوع علمی میتواند زمینهساز پیشرفت اصولیتر باشد. در گام بعدی، دلایل اصلی تغییر رویکرد به سوی افزارههای مولکولی توضیح داده شده و با معرفی گیتهای منطقی مورد استفاده، محدودیتهای بنیادین و فنی حاکم بر ادوات کلاسیک ذکر میشوند. سپس، قابلیتهای مختلف گیتهای منطقی مولکولی در دو زمینة الکترونیک مولکولی و حسگرهای منطقی شیمیایی به تفصیل مورد بحث قرار گرفتند تا تواناییهای مولکولها در سامانههای محاسباتی مختلف اثبات شوند. | ||
کلیدواژهها | ||
محاسبات کوانتومی؛ گیت منطقی مولکولی؛ الکترونیک مولکولی؛ حسگرهای منطقی مولکولی | ||
مراجع | ||
[1] “The brain – Our most energy-consuming organ,” 2013. [Online].Available: https://www.universityworldnews.com/post.php?story=20130509171737492.##
[2] H. Bateni, and P. Saeidi, “The Effect of Information Quality Integrity on Information Security Risk Management,” J. Innovations Appl. Inf. Commun. Technol., vol. 1, no. 1, pp. 23–35, 2019. (In Persian)##
[3] A. Credi, “Molecules that make decisions,” Angew. Chemie - Int. Ed., vol. 46, no. 29, pp. 5472–5475, Jul. 2007.##
[4] S. Mann, “Life as a nanoscale phenomenon,” Angew. Chemie Int. Ed., vol. 47, no. 29, pp. 5306–5320, 2008.##
[5] E. U. Akkaya, E. Katz, and U. Pischel, “ Molecular Logic: From Single Logic Gates to Sophisticated Logic Circuits, from Fundamental Science to Practical Applications,” ChemPhysChem, vol. 18, pp. 1665–1666, 2017.##
[6] P. A. de Silva, N. H. Q. Gunaratne, and C. P. McCoy, “A molecular photoionic AND gate based on fluorescent signalling,” Nature, vol. 364, no. 6432, p. 42, 1993.##
[7] J. M. Tour, “ Molecular electronics. Synthesis and testing of components,” Acc. Chem. Res., vol. 33, no. 11, pp. 791–804, 2000.##
[8] M. prasad, M. P. Bhat, H. Jung, D. Losic, and M. D. Kurkuri, “Anion sensors as logic gates: a close encounter?,” Chem. Eur. J., vol. 22, no. 18, pp. 6148–6178, 2016.##
[9] E. Lörtscher, “Wiring molecules into circuits,” Nat. Nanotechnol., vol. 8, no. 6, pp. 381–384, 2013.##
[10] P. A. Packan, “ Pushing the limits,” Science, vol. 285, no. 5436, pp. 2079–2081, 1999.##
[11] M. P. Frank and T. F. Knight Jr, “Ultimate theoretical models of nanocomputers,” Nanotechnology, vol. 9, no. 3, pp. 162–176, 1998.##
[12] S. Lloyd, “Ultimate physical limits to computation,” Nature, vol. 406, no. 6799, pp. 1047–1054, 2000.##
[13] J. D. Meindl, Q. Chen, and J. A. Davis, “Limits on silicon nanoelectronics for terascale integration,” Science, vol. 293, no. 5537, pp. 2044–2049, 2001.##
[14] R. O. Carlson, “Electrical properties of near-degenerate boron-doped silicon,” Phys. Rev., vol. 100, no. 4, pp. 1075–1078, 1955.## [15] D. J. Frank, “Power-constrained CMOS scaling limits,” IBM J. Res. Dev., vol. 46, no. 2.3, pp. 235–244, 2002.##
[16] M. Ratner, “A brief history of molecular electronics,” Nat. Nanotechnol., vol. 8, no. 6, pp. 378–381, 2013.##
[17] B. Mann, and H. Kuhn, “Tunneling through fatty acid salt monolayers,” J. Appl. Phys., vol. 42, no. 11, pp. 4398–4405, 1971.##
[18] A. Aviram, M. A. Ratner, “Molecular rectifiers,” Chem. Phys. Lett., vol. 29, no. 2, pp. 277–283, 1974.##
[19] G. Binnig, H. Rohrer, “Gerber Ch., Weibel E,” Phys. Rev. Lett, vol. 49, no. 1, pp. 57–68, 1982.##
[20] V. Mujica, M. Kemp, and M. A. Ratner, “Electron conduction in molecular wires. I. A scattering formalism,” J. Chem. Phys., vol. 101, no. 8, pp. 6849–6855, 1994.##
[21] C. J. Lambert, “Basic concepts of quantum interference and electron transport in single-molecule electronics,” Chem. Soc. Rev., vol. 44, no. 4, pp. 875–888, 2015.##
[22] I. Duchemin, and C. Joachim, “A quantum digital half adder inside a single molecule,” Chem. Phys. Lett., vol. 406, no. 1–3, pp. 167–172, 2005.##
[23] “Intel,” Intel confirms 10nm delayed to 2017, 2015. [Online].Available: http://www.extremetech.com/computing/210050-intel-.##
[24] “Methods and Applications in Fluorescence,” 2013. [Online]. Available: https://iopscience.iop.org/journal/2050-6120/page/BM21.##
[25] “Christian Joachim,” 2018. [Online]. Available: https://www.nims.go.jp/mana/member/principal_investigator/christian_joachim.html.##
[26] D. Porath, A. Bezryadin, S. De Vries, and C. Dekker, “Direct measurement of electrical transport through DNA molecules,” Nature, vol. 403, no. 6770, pp.635-638, 2000.## | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 185 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 138 |