สามารถใช้รีเลย์ชนิดใหม่ที่คงสถานะไว้ได้แม้ในขณะที่ปิดเครื่อง เพื่อสร้างหน่วยความจำดิจิตอลแบบไม่ลบเลือนที่อุณหภูมิสูงที่เชื่อถือได้ อุปกรณ์ดังกล่าวได้รับการพัฒนาโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยบริสตอลในสหราชอาณาจักร สามารถนำไปใช้ในยานพาหนะไฟฟ้า เครื่องบิน หรืออุปกรณ์ “Internet of Things” ที่ทำงานในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยและต้องใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีการจัดเก็บข้อมูลแบบบูรณาการ
ทรานซิสเตอร์ทั่วไปไม่เหมาะสำหรับการใช้งาน
ในสภาพแวดล้อมที่ร้อน เนื่องจากกระแสไฟรั่วจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ ในสภาวะเช่นนี้ รีเลย์นาโนไฟฟ้าเครื่องกล (NEM) เป็นทางเลือกที่น่าสนใจ พวกมันทำงานผ่านการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าสถิต ซึ่งแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ระหว่างอิเล็กโทรด “การกระตุ้น” คงที่ (ปกติเรียกว่าเกต) และลำแสงคานยื่นที่ยึดที่ปลายด้านหนึ่งหรือทั้งสองข้างจะทำให้เกิดแรงไฟฟ้าสถิตที่ดึงดูดลำแสงไปยังประตู
ขณะที่ลำแสงเคลื่อนที่ ช่องว่างอากาศระหว่างประตูและลำแสง ซึ่งอาจมีขนาดเล็กถึงไม่กี่สิบนาโนเมตรเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานด้วยแรงดันไฟต่ำ (และประหยัดพลังงาน) จะลดลงอย่างรวดเร็ว ทำให้ความจุเพิ่มขึ้น ที่แรงดันไฟฟ้า “ดึงเข้า” วิกฤต แรงไฟฟ้าสถิตจะมากกว่าแรงสปริงเชิงกลของฝ่ายตรงข้ามมาก ณ จุดนี้ลำแสงจะเข้าที่ ทำให้เกิดสถานะ “เปิด” ของรีเลย์
ข้อเสียของกลไกนี้คือความสมดุลของแรงในทันทีก่อนช่วงเวลา “ดึงเข้า” ที่สำคัญนั้นไม่เสถียรมาก ซึ่งทำให้ควบคุมการเคลื่อนที่ของลำแสงได้ยาก การทำเช่นนี้จะทำให้อุปกรณ์มีความน่าเชื่อถือน้อยลง และอาจเป็นปัญหาโดยเฉพาะอย่างยิ่งในรีเลย์แบบไม่ลบเลือนที่ใช้แรงยึดเกาะบนพื้นผิว (การเกาะติด) เพื่อให้แน่ใจว่ารีเลย์ยังคงเปิดอยู่แม้ในขณะที่ปิดเครื่อง
ขจัดความไม่มั่นคทีมนักวิจัยที่นำ
โดยDinesh Pamunuwaได้สร้างรีเลย์ NEM แบบกระตุ้นด้วยไฟฟ้าสถิตตัวแรกที่ไม่ได้รับผลกระทบจากความไม่เสถียรที่เรียกว่า “ดึงเข้า” ตรงกันข้ามกับสถาปัตยกรรมทั่วไป อุปกรณ์ใหม่นี้มีลำแสงครึ่งวงกลมและการจัดวางแบบใหม่ของประตูสี่บานเพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ของลำแสง ประตูคู่หนึ่งใช้เพื่อหมุนลำแสงทวนเข็มนาฬิกาและอีกคู่หนึ่งหมุนตามเข็มนาฬิกา
หลังการหมุน ปลายลำแสงจะตกลงบนอิเล็กโทรดที่อยู่กับที่และยังคงเชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดด้วยแรงยึดเกาะที่พื้นผิว แม้ในขณะที่ปิดเครื่องโดยสมบูรณ์ เมื่อจำเป็นต้องตั้งโปรแกรมใหม่ มันสามารถหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามได้โดยใช้ประตูคู่ตรงข้าม
Pamunuwa อธิบายว่าลำแสงครึ่งวงกลมและการใช้ประตูคู่ตรงข้ามในแนวทแยงสำหรับการกระตุ้นทำให้มั่นใจได้ว่าช่องว่างอากาศไปยังประตูจะคงที่ตลอดการทำงานของรีเลย์ ซึ่งช่วยขจัดความไม่เสถียรในการดึงเข้า ยิ่งไปกว่านั้น สถาปัตยกรรมยังช่วยให้สามารถตั้งโปรแกรมแรงดันต่ำและตั้งโปรแกรมใหม่สำหรับแอปพลิเคชันหน่วยความจำ ซึ่งเมื่อรวมกับการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้านอกสถานะเป็นศูนย์ของอุปกรณ์ จะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานได้อย่างมาก
Monolayer รีเซ็ตบันทึกสำหรับอุปกรณ์หน่วยความจำแบบไม่ลบเลือนที่บางที่สุดการทดสอบที่อุณหภูมิสูงนักวิจัยของบริสตอลใช้โครงสร้างของพวกเขาเพื่อสร้างรีเลย์ NEM แบบไม่ระเหยที่อุณหภูมิสูงซึ่งประสบความสำเร็จในการเปิด-ปิด 42 รอบที่ 200°C พวกเขายังแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์ยังคงมีสถานะอยู่นานกว่าหกเดือน มีรอบการตั้งโปรแกรมใหม่สูงสุดจนถึงปัจจุบันภายใต้สภาวะแวดล้อมใดๆ และทำงานที่แรงดันไฟฟ้ากระตุ้นต่ำถึง 1.6 V
ที่มีช่องว่างอากาศกระตุ้นการทำงาน 120 นาโนเมตร
งานนี้ซึ่งมีรายละเอียดอยู่ในNature Communicationsเป็นส่วนหนึ่งของความพยายามในระยะยาวในการผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลที่ประหยัดพลังงานสูง Pamunuwa กล่าวว่าเขาและเพื่อนร่วมงานกำลังทำงานในทุกด้านของการประมวลผลแบบรีเลย์ NEM เพื่อบรรลุเป้าหมายนี้ ทั้งในระดับอุปกรณ์และระบบ และในฐานะเครื่องมือ EDA (การออกแบบอัตโนมัติทางอิเล็กทรอนิกส์) สำหรับการสร้างแบบจำลอง การจำลอง และการออกแบบ
“ขณะนี้ เรากำลังทำงานร่วมกับพันธมิตรในโครงการของสหภาพยุโรปสี่ปีที่เรียกว่าZeroAMPซึ่งเริ่มในเดือนมกราคม 2020 โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อสาธิต NEM รีเลย์-based field-programmable gate array (FPGA)” เขากล่าว
หน่วยความจำควอนตัมชนิดใหม่ที่สามารถขยายช่วงของระบบเข้ารหัสควอนตัมได้รับการเปิดเผยโดยนักฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดในสหรัฐอเมริกา วิธีนี้เป็นวิธีที่ปลอดภัยในการอนุญาตให้ตัวกลางช่วยในการส่งข้อมูลควอนตัมและอาจนำไปสู่การใช้การเข้ารหัสควอนตัมคีย์ (QKD) อย่างแพร่หลายมากขึ้น
การใช้ QKD คนสองคน (Alice และ Bob) อาศัยกลศาสตร์ควอนตัมเพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูลอย่างลับๆ อลิซส่งชุดควอนตัมบิต (qubits) ให้บ๊อบเข้ารหัสในสถานะโพลาไรเซชันของโฟตอนเดี่ยว (หรือพัลส์แสงที่สัมพันธ์กันที่อ่อนแอ) ด้วยการดำเนินการชุดการวัดและการสื่อสารผ่านลิงก์ที่ไม่ปลอดภัย อลิซและบ็อบจึงสร้างคีย์การเข้ารหัสที่พวกเขาสามารถใช้เพื่อส่งข้อความลับผ่านลิงก์ที่ไม่ปลอดภัย สิ่งที่สำคัญที่สุดคือถ้าผู้แอบฟัง (อีฟ) สกัดกั้นและวัดควอนตัมบิต อลิซและบ๊อบจะได้รับการแจ้งเตือนด้วยกฎของกลศาสตร์ควอนตัม
แม้ว่าระบบ QKD เชิงพาณิชย์บางระบบกำลังใช้งานอยู่ การส่งคิวบิตแบบโฟตอนเดี่ยวในระยะทางไกลในเส้นใยแก้วนำแสงถือเป็นความท้าทายทางเทคนิคที่สำคัญ บันทึกปัจจุบันสำหรับ QKD ผ่านลิงก์โทรคมนาคมเชิงพาณิชย์ (แทนที่จะเป็นลิงก์เฉพาะ) คือ 50 กม.
“โฟตอนหายไป”
“แก่นแท้ เหตุผลที่เราไม่มีอินเทอร์เน็ตควอนตัมในตอนนี้ก็คือโฟตอนหายไป” สมาชิกในทีมBart Machielse อธิบาย : “โฟตอนกระจัดกระจายออกจากเส้นใย โฟตอนจะถูกดูดซับ และเมื่อลิงก์มีความยาวมากขึ้นในการสื่อสาร อัตราลดลง” การรวมโฟตอนหลาย ๆ อันในแต่ละชีพจรจะขจัดความปลอดภัยโดยสิ้นเชิง เนื่องจากอีฟสามารถวัดโฟตอนหนึ่งตัวโดยไม่รบกวนอีกโฟตอน
ความเป็นไปได้อย่างหนึ่งคือการรวมบุคคลที่สาม (ชาร์ลี) ระหว่างอลิซกับบ็อบเพื่อวัดสถานะของโฟตอนที่พวกเขาแลกเปลี่ยนกัน อย่างไรก็ตาม หากการรักษาความปลอดภัยยังคงสมบูรณ์ ชาร์ลีไม่สามารถวัดสถานะของโฟตอนจากฝ่ายหนึ่งและเปรียบเทียบกับโฟตอนถัดไปที่เขาได้รับจากอีกฝ่ายได้ง่ายๆ เนื่องจากเขาอาจไม่น่าเชื่อถือในตัวเอง
