شريحة معالجة جديدة من جامعة هارڤارد تنقل البيانات عبر موجات الصوت!

موجة صوتية

جميعنا يعرف طريقة عمل الكمبيوتر التقليدية التي تعتمد على شريحة معالجة كهربائية النقل، ولكن حديثا تم طرح العديد من أساليب المعالجة وتشفير البيانات بفضل الحوسبة الكمومية التي تعتمد على نقل الكهرباء عبر الموصلات الفائقة أو الأيونات، وآخرها كان بواسطة جزيئات الضوء أو الفوتونات.

الطريقة التقليدية لمعالجة البيانات عبر الكمبيوتر هي بإرسالها عن طريق وسيط معين، والذي يكون في معظم الأحيان عبارة عن إلكترونات يتم تعديل كمية تدفقها بواسطة الترانزستورات، وذلك لتشفير البيانات بشكل آحاد وأصفار، وتيار مرتفع ومنخفض.

الآن، تم الذهاب بعيدا عن كل ذلك حيث كشف علماء في جامعة هارڤارد نوعا جديدا من رقائق المعالجة، والتي تنقل البيانات على شكل موجات صوتية! المخطط “الزمني” لتطور تلك التقنيات كالتالي: كهرباء ثم ضوء ثم صوت.

شريحة صوتية!

شريحة صوتية

تم مؤخرا تطوير تقنية جديدة لمعالجة البيانات بواسطة شريحة ضوئية، والتي تقوم بتعديل فوتونات الضوء وإرسالها ضمن قنوات ضيقة “نفق ضوئي”، لاستقبالها مبدئيا بواسطة موجهات وفواصل تعمل على تحديد كمية واتجاه تلك الفوتونات، ثم تنتهي إلى مستشعرات للضوء تعمل على قياس الزمن الذي استغرقته الفوتونات للوصول إلى وجهتها المرجوة.

شريحة صوتية من هارڤارد

الشريحة الصوتية الجديدة تعمل بطريقة مشابهة قليلاً لذلك، ولكن بدلا عن موجات الضوء نجد موجات الصوت. حيث قام فريق من جامعة هارڤارد بتطوير جهاز تعديل من مادة تدعى “lithium niobate“، وهذه المادة قادرة على تغيير مرونتها تبعا لاستجابة محددة ناتجة عن مجال كهربائي لإنتاج موجات صوتية. هذا المجال يمكن ضبطه بدقة عالية بواسطة جهاز التعديل الذي يتحكم في طور الموجات الصوتية وترددها ونطاقها، وأيضا يمكنه تشفير البيانات فيها قبل إرسالها إلى نفق الموجات الصوتية.

وأوضح الفريق أن هذه الرقائق الصوتية لها بعض الميزات الغير موجودة ضمن الشرائح التي تستخدم الموجات الكهرومغناطيسية، حيث من السهل حصرها ضمن النفق الموجه دون التداخل مع بعضها البعض، كما أنها تتفاعل بشكل مثالي مع الأجزاء الأخرى من النظام المستخدمة فيه.

موجات صوتية

هذه التقنية الثورية تعد بالكثير بما يخص الحوسبة الكمومية أو التقليدية منها حتى، لكن عملية تطوير تلك الشريحة الصوتية المتكاملة قد واجهت بعض الصعوبات الصناعية، وهذا من الطبيعي حدوثه بسبب أن التقنية ما تزال “فتية”. تكمن الصعوبة في عدم القدرة على التحكم في الموجات الصوتية بطريقة غير مكلفة وقابلة للتطوير حتى الآن. حيث صرح كبير مؤلفي الدراسة، ماركو لونكار: “في هذا العمل، أظهرنا أن من الممكن التحكم في الموجات الصوتية على منصة متكاملة من lithium niobate، مما يقربنا خطوة واحدة من الشريحة الصوتية المتكاملة “.

  • تم نشر البحث في مجلة Nature Electronics

حوسبة صوتية 1

لكن الفريق قد قام فعلا بتشغيل أول شريحة صوتية في العالم، وهو يعمل الآن على بناء دارة موجات صوتية أكثر تعقيدا وتطورا، مع التحقق من إمكانية توصيلها بمكونات الكمبيوتر الكمومية مثل الكيوبتات فائقة التوصيل. تطور تلك التقنيات لا يعد سريعا جداً، لكن متى ما تم تفعيله بشكل واقعي، سوف نشهد ثورة حقيقية وعصر جديد كليا من الصعب فهمه بسهولة، لذلك أتمنى من المهتمين بالمستقبل متابعة واستيعاب المزيد عن ذلك.