Нанорачунари хиперкоцкице

Вишедимензионални геометријски склопови звани хиперкоцке (омеђена са осам коцки у четвородимензионалном простору, као што је коцка са шест квадратних страница) послужиће, како се наговешћује, коцкице од којих ће се убудуће склапати мајушне машине – нанарачунари. (Нанометар је милионити делић милиметра).

И у таквом устројству, видљивом једином под увећањем моћних електронских микроскопа, користиће се квантна својства ових сићушних састојака.

Самјуел Ли и Лој Хук са Универзитета Оклахома (САД) подсећају да се микроелектронске справице из дана у дан постају све мање и све брже, у сагласју с чувеним Муровим законом (Гордон Мур један од двојице оснивача „Интела”). Интегрисана кола и транзистори израђују се у лилипутанским (нанометарске) размерама, иако су у извршавању задатака – што је својеврсно појмовно противречје – још утемељени на физичким начелима гуливеровског (макро) света.

Мада су плод неумитног смањивања (минијатуризација) у микроелектроници, наноелектронске направице ће понајвише одликовати квантним својствима, што изискује другачије осмишљавање и израду. У поређењу с данашњим компјутерима, суштински ће се разликовати и те како гушћим паковањем електронских кола, знатно нижом потрошњом струје, кудикамо бржом обрадом података и широм лепезом истовременог (паралелни) и расподељеног (дистрибуирани) израчунавања.

Данашња интегрисана кола податке обрађују у виду непрекидног тока електрона, будућа наноинтегрисана кола баратаће, чак, појединачним електронима, смањујући у великој мери властите размере и потрошњу. И при томе ће изискивати да нанологички склопови обављају рачунске радње с једним јединим електроном и да буду у стању да то изводе у исти мах, у обрнутим смером, појединачно и у три димензије.

За такав технолошки изазов најподесније су хиперкоцкице, што су двојица истраживача скоро описала у познатом часопису „Трасекшенс он компјутерс” који издаје прослављени Институт инжењера електротехнике и електронике (IEEE). Определили су се за тзв. М-суперкоцке, сличне уобичајеним, које се у основи преобликују из квадрата у коцке усложљавајући свој облик.

Коликогод димензија имале, састоје се од чворова и веза. Чворови се понашају као логичка кола (gate), кроз која пролазе електрони, а везе опонашају путање којима електрони путују.

Јединствени склоп хиперкоцки показао се веома делотворним у истовременом (паралелно) израчунавању и комуникационим мрежама, савршено испуњавајући многе потребе будућих нанокомпјутера. На првом месту то подразумева огромну истовремену обраду података и устројство које осигурава једноставно и поуздано повезивање.

Насупрот обичним, М-хиперкоцке имају две врсте чворова: једни су на спојевима-зглобовима, а други су преносни и смештене су између. Сваки чвор на спојевима оличава прекидач који се укључује и искључује, а преносни су оспособљени да онемогуће проток у поједине делове коцке када су у искљученом стању.

Зависно од броја стања неопходних у рачунским радњама, М-хиперкоцке се проширују додавањем нових димензија (са више чворова) или укудањем неких од постојећих. Ако су потребна четири стања, логичка архитектура може да буде дводимензионална хиперкоцка (квадрат) с четири чвора на спојевима. У суштини, збир ових чворова одређен је бројем димензија М-хиперкоцке.

Самјуел Ли и Лој Хук отишли су корак даље објединивши М-хиперкоцку и Н-хиперкоцку, и то су назвали МН-ћелија. Захваљујући толикој многостраности направица може да буде основица за нанологичка кола која извршавају задатке један за другим (секвенцијално), свеједно колико велика и сложена.