Группе исследователей под руководством физика Вильяма Дитто (William Ditto) из Университета штата Аризона удалось создать новую технологию производства логических схем, используя явление так называемого стохастического резонанса. Работа исследователей появится в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение доступно на сайте Американского физического общества.
Узнайте больше в полной версии ➞Понятие стохастического резонанса появилось в работах физиков в 80-х годах прошлого века. Данное явление возникает в сложной (нелинейной) физической системе с двумя состояниями, на которую осуществляется два вида внешнего воздействия. Одно из них - достаточно сильное периодическое, которого немного не хватает, чтобы перевести систему из одного состояния в другое, а другое - слабое случайное. Оказывается, иногда параметры этих воздействий можно выбрать так, что уже совместно они оказываются способны изменить текущее состояние системы.
Типичным примером является одна из моделей земного климата. Будем считать, что у него имеется два состояния: ледниковый период и обычный климат. Периодическое воздействие на данную систему - это изменения орбиты нашей планеты, происходящие примерно с периодом в 100 тысяч лет, а случайные - колебания средней зимней температуры. Первого воздействия недостаточно, чтобы вызвать ледниковый период, однако, вместе с колебаниями температурами (например, необычайно холодной зимой) оно способно привести к настоящему ледниковому периоду. Недавняя работа датского ученого, однако, заставляет частично пересмотреть эти представления.
В рамках нового исследования изучались различные способы построения простейших логических схем - строительных "блоков", из которых собирается структура любого вычислительного устройства. Типичной проблемой, с которой сталкиваются создатели таких устройств, является рост воздействия малых случайных возмущений теплового и электромагнитного полей на работу устройства с уменьшением его размеров. Из обычных полупроводниковых транзисторов авторам работы удалось создать логическую схему, в которой данный шум не только не мешает, но даже помогает работе устройства.
Во время работы ученые подавали на вход схемы ток, сила которого было недостаточной для ее срабатывания. Кроме этого в системе присутствовал контролируемый извне уровень шума. Конструкция была построена таким образом, что возникающий стохастический резонанс заставлял схему срабатывать, несмотря на недостаточный уровень сигнала.
Более того, варьируя конструкцию схемы и уровень шума, ученым удалось добиться стабильной работы логического устройства при случайных колебаниях, характерных для схем небольших размеров.
Сами исследователи считают, что последний факт может применяться для дальнейшего развития электронной промышленности, в частности, производства новых схем более малого размера, не подверженных воздействию шума.