আল্ট্রাফাস্ট ডালগুলি যদি আজকের সেরা প্রসেসরের তুলনায় এক মিলিয়ন গুণ দ্রুত গতিতে কম্পিউটারগুলি পরিচালনা করতে পারে তবে কী হবে? অ্যারিজোনা বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা সহ বিজ্ঞানীদের একটি দল এটি সম্ভব করার জন্য কাজ করছে।
একটি গ্রাউন্ডব্রেকিং আন্তর্জাতিক প্রচেষ্টায়, কলেজ অফ সায়েন্সের পদার্থবিজ্ঞান বিভাগ এবং জেমস সি ওয়ায়ান্ট কলেজ অফ অপটিকাল সায়েন্সেসের গবেষকরা গ্রাফিনে ইলেক্ট্রনগুলিতে লাইটের ডাল ব্যবহার করে এক সেকেন্ডের ট্রিলিয়নের চেয়ে কম স্থায়ীভাবে একটি উপায় প্রদর্শন করেছিলেন। টানেলিং হিসাবে পরিচিত একটি কোয়ান্টাম প্রভাবকে কাজে লাগিয়ে তারা প্রায় তাত্ক্ষণিকভাবে একটি শারীরিক বাধা বাইপাস করে ইলেক্ট্রন রেকর্ড করেছিল, এমন একটি কীর্তি যা কম্পিউটার প্রসেসিং পাওয়ারের সম্ভাব্য সীমাটিকে নতুন করে সংজ্ঞায়িত করে।
প্রকৃতি যোগাযোগগুলিতে প্রকাশিত একটি সমীক্ষা হাইলাইট করে যে কীভাবে কৌশলটি পেটাহার্টজ রেঞ্জের প্রক্রিয়াকরণের গতি বাড়িয়ে তুলতে পারে – আধুনিক কম্পিউটার চিপগুলির চেয়ে এক হাজার গুণ বেশি দ্রুত।
পদার্থবিজ্ঞান এবং অপটিক্যাল বিজ্ঞানের সহযোগী অধ্যাপক মোহাম্মদ হাসান বলেছেন, এই গতিতে ডেটা প্রেরণে কম্পিউটিংয়ের বিপ্লব ঘটবে বলে আমরা জানি। হাসান দীর্ঘদিন ধরে হালকা-ভিত্তিক কম্পিউটার প্রযুক্তি অনুসরণ করেছে এবং এর আগে বিশ্বের দ্রুততম ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ বিকাশের জন্য প্রচেষ্টা চালিয়েছিল।
হাসান বলেছিলেন, “আমরা কৃত্রিম গোয়েন্দা সফ্টওয়্যার এর মতো প্রযুক্তির বিকাশে একটি বিশাল লিপ ফরোয়ার্ডের অভিজ্ঞতা অর্জন করেছি, তবে হার্ডওয়্যার বিকাশের গতি তত দ্রুত সরে যায় না,” হাসান বলেছিলেন। “তবে, কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলির আবিষ্কারের দিকে ঝুঁকির মাধ্যমে আমরা তথ্য প্রযুক্তি সফ্টওয়্যারটিতে বর্তমান বিপ্লবের সাথে মেলে এমন হার্ডওয়্যার বিকাশ করতে পারি। আল্ট্রাফাস্ট কম্পিউটারগুলি মহাকাশ গবেষণা, রসায়ন, স্বাস্থ্যসেবা এবং আরও অনেক কিছুতে আবিষ্কারগুলিকে ব্যাপকভাবে সহায়তা করবে।”
হাসান পদার্থবিজ্ঞানের সহকারী অধ্যাপক নিকোলে গোলুবেভের একজন সহকর্মীর সাথে কাজ করেছিলেন; অপটিক্স এবং পদার্থবিজ্ঞান অধ্যয়নরত স্নাতক শিক্ষার্থী মোহাম্মদ সেন্নারি; জলিল শাহ, পদার্থবিজ্ঞানের পোস্টডক্টোরাল পন্ডিত; এবং মিংরুই ইউয়ান, একজন অপটিক্স স্নাতক শিক্ষার্থী। তারা ক্যালিফোর্নিয়া ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজির জেট প্রপালশন ল্যাবরেটরি এবং জার্মানির মিউনিখের লুডভিগ ম্যাক্সিমিলিয়ান বিশ্ববিদ্যালয়ের সহকর্মীদের সাথে যোগ দিয়েছিলেন।
দলটি মূলত গ্রাফিনের পরিবর্তিত নমুনাগুলির বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা অধ্যয়ন করছিল, এটি কার্বন পরমাণুর একক স্তর সমন্বিত একটি উপাদান। যখন কোনও লেজার গ্রাফিনে জ্বলজ্বল করে, তখন লেজারের শক্তি উপাদানগুলিতে ইলেক্ট্রনগুলিকে উত্তেজিত করে, এগুলি সরানো এবং একটি স্রোতে পরিণত করে।
কখনও কখনও, সেই বৈদ্যুতিক স্রোত একে অপরকে বাতিল করে দেয়। হাসান বলেছিলেন যে এটি ঘটে কারণ লেজারের শক্তি তরঙ্গ উপরে এবং নীচে চলে যায়, গ্রাফিনের উভয় পাশে সমান এবং বিপরীত স্রোত তৈরি করে। গ্রাফিনের প্রতিসম পারমাণবিক কাঠামোর কারণে, এই স্রোতগুলি একে অপরকে আয়না করে এবং একে অপরকে বাতিল করে দেয়, কোনও সনাক্তযোগ্য স্রোত ছাড়েনি।
তবে কী যদি কোনও একক ইলেক্ট্রন গ্রাফিনের মধ্য দিয়ে পিছলে যেতে পারে এবং এর যাত্রা বাস্তব সময়ে ক্যাপচার এবং ট্র্যাক করা যেতে পারে? সেই নিকট-ইনস্ট্যান্ট “টানেলিং” টিম বিভিন্ন গ্রাফিনের নমুনাগুলি সংশোধন করার অপ্রত্যাশিত ফলাফল ছিল।
হাসান বলেছিলেন, “এটিই আমি বিজ্ঞানের বিষয়ে সবচেয়ে বেশি ভালবাসি: আসল আবিষ্কারটি এমন জিনিসগুলি থেকে আসে যা আপনি হওয়ার প্রত্যাশা করেন না,” হাসান বলেছিলেন। “ল্যাবটিতে গিয়ে আপনি সর্বদা অনুমান করেন যে কী ঘটবে – তবে বিজ্ঞানের আসল সৌন্দর্য হ’ল ছোট ছোট জিনিস যা আপনাকে আরও তদন্ত করতে পরিচালিত করে। একবার আমরা যখন বুঝতে পেরেছিলাম যে আমরা এই টানেলিং প্রভাবটি অর্জন করেছি, তখন আমাদের আরও জানতে হয়েছিল।”
একটি বিশেষ সিলিকন স্তর প্রবর্তনের জন্য সংশোধন করা হয়েছিল এমন বাণিজ্যিকভাবে উপলভ্য গ্রাফিন ফোটোট্রান্সিস্টর ব্যবহার করে গবেষকরা একটি লেজার ব্যবহার করেছিলেন যা হাসানকে “দ্য ওয়ার্ল্ডের সবচেয়ে দ্রুত পেটাহার্টজ কোয়ান্টাম ট্রানজিস্টর” বলে যা তৈরি করেছিল তা তৈরি করতে 638 অ্যাটোসেকেন্ডের হারে স্যুইচ অফ করে এবং চালু করে।
ট্রানজিস্টর এমন একটি ডিভাইস যা বৈদ্যুতিন সুইচ বা পরিবর্ধক হিসাবে কাজ করে যা দুটি পয়েন্টের মধ্যে বিদ্যুতের প্রবাহকে নিয়ন্ত্রণ করে এবং আধুনিক ইলেকট্রনিক্সের বিকাশের জন্য মৌলিক।
“রেফারেন্সের জন্য, একটি একক অ্যাটোসেকেন্ড এক সেকেন্ডের এক-কুইন্টিলিয়ন,” হাসান বলেছিলেন। “এর অর্থ হ’ল এই অর্জনটি পেটহার্টজ-স্পিড ট্রানজিস্টরকে উপলব্ধি করে আল্ট্রাফাস্ট কম্পিউটার প্রযুক্তির বিকাশে একটি বড় লিপ ফরোয়ার্ডকে উপস্থাপন করে।”
তাপমাত্রা এবং চাপ সহ কঠোর পরিস্থিতিতে কিছু বৈজ্ঞানিক অগ্রগতি ঘটে, তবে এই নতুন ট্রানজিস্টর পরিবেষ্টিত পরিস্থিতিতে সম্পাদিত হয়েছিল – বাণিজ্যিকীকরণের পথ খোলার এবং প্রতিদিনের ইলেকট্রনিক্সে ব্যবহারের পথ উন্মুক্ত করে।
হাসান পেটেন্ট এবং বাজারের উদ্ভাবনের জন্য গবেষণার ইউ থেকে উদ্ভূত উদ্ভাবনগুলি বাণিজ্যিকীকরণের জন্য তদন্তকারীদের সাথে কাজ করে এমন অফিস টেক লঞ্চ অ্যারিজোনার সাথে কাজ করছেন। মূল উদ্ভাবনটি একটি বিশেষায়িত লেজার ব্যবহার করার সময়, গবেষকরা বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ সরঞ্জামগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ একটি ট্রানজিস্টরের বিকাশ আরও বাড়িয়ে তুলছেন।
হাসান বলেছিলেন, “আমি আশা করি আমরা এই পেটহার্টজ-স্পিড ট্রানজিস্টরকে একটি মাইক্রোচিপে উপলব্ধি করতে শিল্পের অংশীদারদের সাথে সহযোগিতা করতে পারি।” “অ্যারিজোনা বিশ্ববিদ্যালয় ইতিমধ্যে বিশ্বের দ্রুততম ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপের জন্য পরিচিত, এবং আমরা প্রথম পেটহার্টজ-স্পিড ট্রানজিস্টরের জন্যও পরিচিত হতে চাই।”