Как нанотехнологии совершают революцию в информационных и коммуникационных технологиях

Вам нравится эта история?

Информационные и коммуникационные технологии являются важным и быстрорастущим промышленным сектором с высоким уровнем инноваций. Огромный прогресс был достигнут за счет перехода от традиционной к нанотехнологической электронике. Нанотехнологии произвели огромные изменения в информационных и коммуникационных технологиях.

Области прорыва

Прорыв в информационных и коммуникационных технологиях благодаря нанотехнологиям может произойти в два этапа. Первым шагом является нисходящая миниатюризация, которая выведет традиционные микроструктуры за пределы нанотехнологий. Во-вторых, в долгосрочной перспективе возникнет восходящая наноэлектроника и наносистемная инженерия, использующая такие технологии, как процесс самоорганизации для сборки схем и систем.

Развитие

Ведутся разработки в области ультраинтегрированной (опто)электроники в сочетании с мощными беспроводными технологиями в виде недорогих массовых продуктов, сверхминиатюризации, разработки инновационных датчиков, производства дешевых и мощных политронных схем, новых системных архитектур с использованием нанотехнологий для будущих вычислений ДНК, которые взаимодействуют с биохимическими процессами, и квантовых вычислений, которые могут решать проблемы, для которых нет эффективных классических алгоритмов. Благодаря развитию наноэлектронных компонентов появляется квантовая криптография для военных и разведывательных приложений.

Память

До появления нанотехнологий хранилище памяти основывалось на транзисторах, но теперь создаются реконфигурируемые массивы для хранения больших объемов данных в небольшом пространстве. Например, в ближайшем будущем мы можем ожидать появления магнитных ОЗУ и резонансно-туннельных элементов в логических схемах. Каждый нанобит запоминающего устройства используется для хранения информации. Будет использоваться молекулярная электроника на основе углеродных нанотрубок или органических макромолекул.

Полупроводники

Наноусиление и внедрение чипов используются для создания полупроводниковых устройств, которые могут даже поддерживать и нейтрализовать электрический поток. Интегрированные наносхемы используются в кремниевых чипах для уменьшения размеров процессоров. Подходы, обещающие успех в среднесрочной перспективе, включают, например, быстрая однопоточная квантовая логика (RSFQ) или одноэлектронные транзисторы.

Устройства отображения и звука

Качество изображения и разрешение устройств отображения улучшились с помощью нанотехнологий. Нанопикселизация этих устройств делает изображение реальным. Аналогичным образом частотная модуляция в аудиоустройствах была оцифрована до миллиардных бит сигналов.

Обработка и передача данных

Ожидается, что в области обработки и передачи данных разработка электронных, оптических и оптоэлектронных компонентов приведет к снижению стоимости или повышению точности процессов в области производственных технологий. Разработка наноразмерных логических компонентов и компонентов хранения осуществляется для доминирующей в настоящее время технологии КМОП с использованием квантовых точек и углеродных нанотрубок. Фотонные кристаллы могут использоваться в чисто оптических схемах в качестве основы для будущей обработки информации, основанной исключительно на свете (фотоника). В молекулярной электронике нанотехнологии могут использоваться для сборки электронных компонентов с новыми характеристиками на атомном уровне, преимущества которых включают потенциально высокую плотность упаковки. С помощью нанотехнологий возможны более мелкие, быстрые и лучшие компоненты, основанные на квантово-механических эффектах, новой архитектуре и новой концепции биохимических вычислений, называемой ДНК-вычислениями. Новое явление, названное эффектом «квантового миража», может обеспечить передачу данных внутри будущих наноразмерных электронных схем, слишком маленьких для использования проводов.

Будущие области нанотехнологий

Нанотехнологии – это следующая промышленная революция, и телекоммуникационная отрасль в будущем будет радикально преобразована. Нанотехнологии произвели революцию в телекоммуникационной, вычислительной и сетевой отраслях. Новые инновационные технологии:

*Наноматериалы с новыми оптическими, электрическими и магнитными свойствами

*Более быстрые и меньшие по размеру чипсеты, память и процессоры, не основанные на кремнии

*Новые научные компьютеры, основанные на квантовых вычислениях

*Передовые системы микроскопии и производства

*Более быстрые и компактные телекоммуникационные коммутаторы, включая оптические коммутаторы.

*Явление высокоскоростной передачи, основанное на плазмонике и других явлениях квантового уровня

* Наномасштабные МЭМС:микроэлектромеханические системы