آمار
| تعداد نشریات | 36 |
| تعداد شماره‌ها | 1,192 |
| تعداد مقالات | 8,579 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,989,655 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 4,033,188 |
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 3، 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 | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Quantum-Scale Information Processing Via Molecular Logic Gates: A Review on the History, Properties, and Derived Technologies | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Ehsan Soheyli؛ N - | ||
| Supreme National Defense University | ||
| چکیده [English] | ||
| It has been demonstrated in the electronics industry, that miniaturizing the silicon components below 10 nm and integrating million of them in a chip would not be a good idea. This is due to the high-energy consumption, high-cost fabrication, the limitations originating from quantum mechanics, and technological difficulties that obstacle the further miniaturization of electronic devices. Therefore, researchers should think about something out-of-the silicon-box to fabricate a more compacted electronic device. Accordingly, through evaluating and discovering the wide range of molecular structures which enable effective data encoding and manipulation, molecular informatics can be an appropriate alternative to the conventional digital logic. In this regard, molecular platforms can be considered as computing devices, which convert the physical/chemical inputs into the desired outputs by employing a set of logic operations. This field is related to the hardware subcategory of quantum computing technologies, and therefore, the fabrication of more efficient molecular electronic devices and sensors can produce positive meaningful effects on the defense and security abilities of a country. In this review paper, a brief history of molecular devices is initially presented because awareness of the evolution of a scientific subject can underpin more fundamental progress. In the next step, the main reasons for changing the paradigm toward molecular devices are explained, and by introducing the logic gates used, the fundamental and technological limitations of conventional devices are reviewed. Then, the different functionalities of molecular logic gates in the two aspects of molecular electronics and chemical logic sensors are discussed in a detailed way to demonstrate the capabilities of molecules in different computational systems. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Quantum Computation, Molecular Logic Gate, Molecular Electronics, Molecular Logic Sensors | ||
| 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: 227 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 227 |
||