HP ha annunciato che i suoi ricercatori hanno dimostrato il funzionamento di una tecnologia di loro invenzione che potrebbe sostituire i transistor - elemento di base dei computer da oltre mezzo secolo - aprendo le porte, in futuro, a un nuovo modo di costruire i computer.
In un documento pubblicato oggi sul Journal of Applied Physics, tre membri del gruppo HP Labs QSR (Quantum Science Research) illustrano e dimostrano il concetto di processore "crossbar latch" che fornisce il ripristino e l'inversione necessari per il calcolo generico senza ricorrere a transistor. La tecnologia potrebbe condurre alla costruzione di computer migliaia di volte più potenti rispetto a quelli odierni.
"Stiamo reinventando il computer su scala molecolare", ha affermato Stan Williams, Senior Fellow di HP e Director del progetto QSR, fra gli autori del documento. "Il concetto di crossbar latch rappresenta l'elemento indispensabile per realizzare un computer utilizzando dispositivi di dimensioni nanometriche relativamente poco costosi e facili da assemblare".
QSR lavora su dispositivi elettronici di dimensioni nanometriche che inizialmente sosterranno - ed un giorno forse soppianteranno - le tecnologie al silicio, che entro un decennio si prevede raggiungeranno il loro limite fisico. Oltre ad esplorare i principi scientifici di base dell'informatica molecolare, il laboratorio QSR si occupa dei problemi di architettura, calcolando in quale modo dispositivi così piccoli - molti dei quali più sottili di un capello umano - possano essere fabbricati economicamente e in quantità critiche.
Il latch dimostrato in via sperimentale si compone di un unico cavo che funge da linea di segnale e che è attraversato da due linee di controllo dotate, nel punto di intersezione, di una giunzione di grandezza molecolare sollecitabile elettricamente. Applicando una sequenza di impulsi elettrici alle linee di controllo e usando dei commutatori orientati sulle polarità opposte, il latch riesce a eseguire l'operazione NOT che, insieme a quelle AND e OR, rappresentano le operazioni fondamentali della logica primaria di un circuito e che sono essenziali per il calcolo generico. Inoltre, il latch è in grado di ripristinare un livello logico in un circuito al valore di voltaggio ideale, cosa che permette ai progettisti di concatenare fra loro più gate semplici per eseguire calcoli.
I circuiti dei semiconduttori tradizionali richiedono tre transistor terminali per eseguire un'operazione NOT e ripristinare i segnali. Tuttavia generalmente si ritiene che i transistor non possano ridursi alle dimensioni nanometriche e continuare a funzionare.
"I transistor continueranno ad essere utilizzati nei prossimi anni con i tradizionali circuiti al silicio", ha affermato Phil Kuekes, Senior Computer Architect di QSR e co-autore del documento. "Tuttavia, un giorno, questa tecnologia potrebbe soppiantare i transistor nei computer, proprio come i transistor hanno sostituito i tubi a vuoto e, a loro volta, questi hanno sostituito i relé elettromagnetici".
Kuekes nel luglio 2003 ha ottenuto il brevetto del crossbar latch (U.S. 6.586.965) e il report dal titolo "The crossbar latch: Logic value storage, restoration and inversion in crossbar circuits” pubblicato dal Journal of Applied Physics dimostra l'applicazione della tecnologia. Duncan R. Stewart, un altro ricercatore del QSR e terzo co-autore del documento, ha eseguito i test che dimostrano l'effettivo funzionamento del dispositivo. Prima della pubblicazione, il documento è stato attentamente vagliato da autorevoli esponenti della comunità scientifica.
"Abbiamo inizialmente dimostrato che potevamo realizzare una memoria funzionante con interconnessioni di dimensioni molecolari e apparati logici in grado di eseguire semplici operazioni logiche quali AND e OR", ha dichiarato Stewart. "Con il crossbar latch disponiamo finalmente del componente indispensabile a livello teorico per proseguire con le altre fasi dell'elaborazione necessarie per realizzare calcoli informatici utili su scala nanometrica". Le ricerche sul crossbar latch sono state in parte finanziate dalla DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency).