【ＩＴ】レーザー光がコンピューターの動作を100万倍速くする : サイバーニュース

by Meins Photography
1 ：しじみ ★ 2018/05/22(火) 08:51:41.87 ID:CAP_USER.net

スマートフォンやPCの心臓部にあるCPUでは、0と1のデジタル信号が1秒間に10億回以上も処理されています。そんな状態でも、さまざまな要因で「このスマホ、動作遅いなぁ……」と思ってしまうこともある中、新たに「レーザー光」を使うことで従来のプロセッサの100万倍も高速に動作できる可能性を示す新技術が開発されています。

この研究は、ミシガン・カレッジ・オブ・エンジニアリング大学の研究チームが進めてきたものです。チームでは、六角形の格子状に作られた特殊な構造にレーザー光による光のパルスを照射することで、極めて高速に0と1の状態を作り出すことができる技術の基礎を作り上げました。

その「高速」がどれほどのものなのかというと、1秒間に書きかえられる回数は「1×10の15乗回」というもの。数字を並べると「1,000,000,000,000,000」で、日本語の桁で表すと、「1秒間に千兆回」というとてつもない単位に。これは、現代のプロセッサよりも100万倍速い性能を実現することが可能になるとのこと。

この実験では、タングステンとセレニウムの原子が交互に並んでハニカム形状を構成する格子上に、赤外レーザー光をパルス状に高速に点滅照射することで、0と1のビット状態を再現しています。そしてこの時、ビット状態を再現するのは「電子のトラックの位置」であるとのこと。

ほとんどの分子では、原子を取り巻く軌道にある電子が刺激を受けて興奮状態(励起(れいき)状態)に置かれると、複数の量子状態「擬似スピン」の状態に変化します。これは、原子を取り巻く電子周回トラックが複数あり、励起された電子がとなりのトラックへとジャンプするようなものとイメージすれば良いとのこと。励起されていない時、電子は分子の近くに留まり、安定的に周回を行います。しかし、レーザー光などの刺激を受けることで電子は励起され、通常の外側のトラックに移ってそのエネルギーを消費する必要が生じます。

タングステンとセレニウムの格子は、この励起された電子が入ることができるトラックを2つだけ有しています。この格子に対し、ある配向のレーザー光をパルス照射すると電子は一方のトラックに入り、別の配向のレーザー光を照射すると今度はもう一方のトラックへと移動するとのこと。すると、理論的にはどちらのトラックに電子が存在しているかによって0と1を再現するデジタル信号となります。

この時、励起されて別のトラックに移動した電子が再び元のトラックに戻るまでに要する時間は1フェムト秒(1億分の1秒)であるとのこと。これを利用して、パルスを与えるタイミングによって「1-0-0-1-0-1-1-0-0-0-1」というような状態を作り出すことで、コンピューターが扱う情報に利用することが可能になります。そしてこの動作が極めて高速であるというのが、新しい「レーザーコンピューター」が超高速で動作できるとする根底となっています。（後略）

https://gigazine.net/news/20180522-laser-make-computers-1-million-times-faster/

2 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 08:52:44.25 ID:r55vprFw.net
CPU　そんなに急いで　何処へ行く

4 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 08:58:36.61 ID:UMIL7Ab9.net
100万倍とかもういいから急いで2倍速くしてくれ
たのむわ

5 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 08:59:28.64 ID:gFyaUeMI.net
CPUの行き先なんていつの時代も数年後のゴミ箱だよ

7 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 09:01:08.30 ID:xvH3GQoo.net
発熱も100万倍というオチじゃないだろうな

8 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 09:01:26.71 ID:2Ru9Qz/B.net
理論はあってもそれを実用化するのが難しい
元々言われてた事だからな

13 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 09:17:38.68 ID:FTUJouTa.net
こんなので暗号解析されたら今の仮想通貨は全部アウトやん

14 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 09:18:53.91 ID:atnnmjIR.net
温度についての問題が解決できなければ不可能なんでしょ

15 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 09:23:31.16 ID:VV4h2f6P.net
レーザー光を1秒間に千兆回点滅させるだけで
1秒間に千兆回の処理が出来るのか
簡単だな

19 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 09:30:25.72 ID:KqnnbTnY.net
情報を書き込んだ原子からはどうやって読みとるん？
読み取るたびに情報消えちゃうなら使いもんにならんだろ
あ、都度メモリに書き込めば解決か

20 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 09:32:18.81 ID:I3HqjUcu.net
トラックってなんんだよ　電子軌道って書けよ　　わかりにくい文章だな

21 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 10:00:14.88 ID:uBhl6He5.net
「・・・の可能性がある」には飽きたな

22 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 10:04:13.96 ID:PH+d3PMu.net
ＣＰＵコア間とかＣＰＵと大容量メモリをつなぐなどで使えるんだよ、
あと光＝電磁波＝電波なので光以外の周波数であっても信号のやりとりができる
たとえばＧＰＵで実装されている最新メモリ技術ＨＢＭのＴＳＶの置き換え
多数コアを実装したＣＰＵでのＣＰＵコア間通信の置き換え、
ＩＢＭはすでに5年ぐらい前から実験試作でＣＰＵコア間通信の実証製品を出している
スパコン用だけどな。

23 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 10:11:55.99 ID:3XJLx/w4.net
これってメモリ？か回路？なのよくわからない記事。

26 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 10:31:05.14 ID:PH+d3PMu.net

>>23
最先端の半導体の面積で半分以上を占めているのが配線な、消費電力のほとんども配線抵抗と配線の隣接浮遊容量が閉めている。最高集積度のそれは電熱器状態だよ。
電気信号は近距離なら抵抗値が低い、トランジスタの隣のラッチメモリとDRAMじゃ1万倍ではすまない遅延がある、つまり抵抗値が０なら光と同じ速度で信号を伝達できるってこと、
その伝達ができないからこそ局所の小さい部分にCPUの演算部分をできるだけ小さく収納し相互の情報伝達をできるだけ減らそうとしている、できるだけ近い位置に小さいメモリを配置
それを多段で行うことで遅延を隠蔽するように作られている。
多コアCPUにするほどその遅延が恐ろしく計算のブレーキになり道路の交通渋滞のように働く、それを解決するのが光通信の1歩、光トランジスタですべての回路を実現する必要などない
CPUの周波数は原理となるトランジスタならギネス記録で700GHz程度までおこなれるのが最先端だから、同時処理のビット数を減らせば電気信号だけで普通に周波数を可能性が高い、
だがメモリは違う、主記憶になっているDRAMのコンデンサー部分は未だに30nsから50ns程度の充電放電速度だコンデンサーなので速度は上げられない、30年前から2倍程度しか早くなっていない、
メモリが足を引っ張っている、超並列にしてそれをDDR4-4000MHzなどのように隠蔽しているだけ、
そのDRAMプロトコルをする部分はたとえばRyzenの回路みればわかるCPU1コアとDRAM1chの回路は同じ規模(面積)だ。

56 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 14:56:42.73 ID:ez/N90PT.net

>>26
まあSRAM使えばもっと演算速度は上がるんだけどな
実際AMDはキャッシュ(SRAM)を盛って処理能力を上げてる
確か一次キャッシュが19MB？
描画を行わないなら今でもCPU演算速度は数倍～数十倍に上げられる

59 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 15:06:02.59 ID:USeSDsh8.net

>>56
一次キャッシュ19MBは盛りすぎ
SRAMは値段糞高いし面積当たりの記録密度低いし、回路が複雑だから
沢山積むと売価に即直結する

72 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 17:55:04.35 ID:zHCl+SsU.net

>>59
すまん一次キャッシュ19MBではないな
キャッシュ合計で19MBだったわ

36 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 11:12:25.04 ID:EWrxxX+j.net
１０倍とかじゃなくて１００万倍?、でも実用化はないな。研究室の中でとかだろ

48 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 13:18:26.66 ID:KIG308Ig.net
１００万倍だと天気予報が３ｋｍ間隔ぐらいになるんかな、いや３００ｍ？
番地単位で予報できたら凄そうだな
ごちゃごちゃしてテレビでは放送しにくいだろうけど

50 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 13:42:48.56 ID:ZQcDL07S.net
原西のギャグが１兆個あるみたいな話

51 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 13:47:43.92 ID:DgHa5zot.net
光コンピュータはシリコンに負け続けた歴史しか思い浮かばない
まあ量産化出来る段階になって勝負できそうなら記事にしてくださいｗ

52 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 14:02:36.81 ID:YwgHHnqx.net
現行のPCも２０年ぐらい前のPCに比べたらそれ以上に速くなってるんじゃないのか

53 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 14:12:52.68 ID:0YL98ZMX.net
どうせ電気変換のときにもたつきが出る。

73 ：ニュースソース検討中＠自治議論スレ 2018/05/22(火) 19:34:14.03 ID:QINh5o8O.net
処理速度が100万倍じゃなくて、メモリ読み書き速度が100万倍って話じゃねぇか
紛らわしい…

(`･ω･) メモリでも100万倍はすごいよ！