离子对神经网络电路;3 d打印MEMS传感器;量子汽车。
开发了一个哈佛大学的研究人员和DNA脚本离子电路包括数以百计的神经网络计算离子晶体管。
离子在水中移动慢于电子在半导体、团队指出,离子物种的多样性和不同的物理和化学性质可以带来更多元化的信息处理。
研究人员建立了一个新型的离子醌分子晶体管组成的水溶液中,界面上的两个同心环电极与一个中心磁盘电极,像牛眼灯。两个环电极电化学低pH值和优化当地围绕中心磁盘通过生产和捕获氢离子。电压应用于中心磁盘使一个电化学反应生成一个离子电流从磁盘到水。可以加快反应速率或下降,增加或减少离子电流,通过调整当地博士换句话说,pH值盖茨磁盘的水溶液中离子电流,创建一个离子的电子晶体管。
CMOS芯片(左)和一个数组(中心)数以百计的单个离子晶体管(右)。(来源:Woo-Bin荣格/哈佛大学海洋)
然后他们工程pH-gated离子晶体管以这样一种方式,电压电流运算乘法的磁盘和一个“重量”参数代表当地的pH值控制晶体管。他们组织了这些晶体管16×16数组扩大单个晶体管的模拟运算乘法模拟矩阵乘法,与当地的pH值作为权重矩阵中遇到神经网络。
“矩阵乘法是最普遍的计算神经网络的人工智能,“Woo-Bin荣格说,哈佛大学的博士后研究员约翰·a·保尔森工程和应用科学学院(海洋)。“我们的离子电路执行矩阵乘法在水中以模拟的方式,完全是基于电化学机械。”
“微处理器操作电子数码的方式执行矩阵乘法,“说Donhee火腿、电气工程和应用物理学教授。“虽然我们的离子电路不能快速或准确数字微处理器,电化学矩阵乘法的水是迷人的,和有潜力成为节能。”
荣格说,该小组计划丰富化学系统的复杂性。“到目前为止,我们只使用3到4离子物种,如氢醌离子,使水的闸门和离子运输离子晶体管,”荣格说。“这将是非常有趣的使用更加多样化的离子物种和看我们如何利用他们丰富的内容信息处理”。
k皇家理工学院的研究人员,洛桑联邦理工(EPFL)和Hochschule凯泽斯劳滕大学应用科学建议使用3 d打印技术创建自定义MEMS传感器在小卷。
“生产过程开发和设备设计的成本优化不缩减产量较低,”弗兰克说Niklaus k皇家理工学院,让工程师选择次优现成的MEMS设备或经济上不可行的启动成本。
研究人员指出,飞机和振动加速度计传感器为工业机械两种类型的MEMS传感器能够受益于定制但量较低。
”研究人员建立在一个称为双光子聚合的过程,它可以产生高分辨率对象一样小几百纳米的大小,但不能够感应功能,”k的大卫·卡拉汉解释道。“形式转换元素,该方法使用了一种叫做shadow-masking,作品类似的模板。他们制作的3 d打印的结构特性与t型截面,工作像雨伞。然后他们从上面沉积金属,因此,双方的t形截面的特性不涂有金属。这意味着金属T的顶部是电气隔离,从其余的结构。”
方法可用于制造十几定制设计MEMS加速度计在几个小时内,研究人员说可以提供一种经济可行的方法原型MEMS设备和生产中小批量数万每年几千MEMS传感器。
“这是没有可能直到现在,因为制造MEMS产品的启动成本使用传统的半导体技术在数十万美元的订单,交货期是几个月或更长时间,”Niklaus说。“3 d打印的MEMS提供的新功能可能导致一个新的范式在MEMS传感器制造”。
物理学家从j Forschungszentrum和亚琛工业大学成功电子转移量子信息的运营商在半导体spin-based量子系统中,量子芯片上几个微米,他们说可能会导致系统与数以百万计的量子位。
“目前,每个量子位是通过几个信号线路连接控制单元大小的橱柜。仍然适用于几量子位。但它不再有意义,如果你想把数以百万计的量子位元的筹码。因为量子纠错是必要的,”拉斯施赖伯说hara量子信息研究所Forschungszentrum j和亚琛工业大学。
最终,他们的目标是控制的集成部分电子产品直接在芯片上。
“自然的纠缠,是由粒子的距离仅局限于一个很小的范围内,大约100纳米。两量子比特,他们现在必须非常接近对方。没有额外的空间控制电子产品,我们想安装,”施赖伯说。
半导体量子芯片与量子j JARA Forschungszentrum合作的总线和亚琛工业大学。(来源:j Forschungszentrum / Sascha Kreklau)
团队的量子汽车有助于在更远距离量子比特之间的量子信息交换,基于一种新的运输方式电子。“直到现在,人们试图引导个体周围的电子专门干扰他们的路径。或者他们创造了一系列所谓的量子点,这些点的电子从一个到另一个地方。这两种方法需要精确的信号调整,导致太复杂控制电子,”施赖伯解释道。“相比之下,我们生成一个潜在的波电子简单浏览各种来源的干扰。一些控制信号满足这样一个统一的波;四个正弦脉冲就。”
“从一个量子位约10微米必须弥合。根据这一理论,数以百万计的量子位可以用这样一个架构来实现,”亨德里克·布鲁姆说教授和IQI研究所所长。
下一步,物理学家想表明,电子自旋的量子位编码信息不会丢失在运输。理论计算表明,这是可能的在硅在一定的速度范围。
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