Máy tính lượng tử

Đây là một thiết bị hứa hẹn khả năng xử lý siêu nhanh. Trong đó, dữ liệu không được xử lý bằng cách truyền hạt electron qua bóng bán dẫn như hiện nay mà bằng cách "nhốt" các hạt nhân lượng tử có tên gọi qubit trong một không gian nhỏ.

Hiện nay, bit điện toán của máy tính là 0 (trạng thái tắt) hay 1 (trạng thái bật). Điều này có nghĩa là với 3 bit, máy tính chỉ có thể lưu được 8 kết hợp 1-1-1, 0-1-1, 1-0-1, 1-1-0, 0-0-0, 1-0-0, 0-1-0 và 0-0-1.

Còn trong vật lý lượng tử, các hạt ánh sáng và vật chất nhỏ nhất có thể ở các vị trí khác nhau cùng một thời điểm. Do đó, theo lý thuyết, máy tính lượng tử có thể lưu tất cả bộ 8 trong 3 bit (gọi là qubit) và có thể tính toán nhanh gấp 8 lần máy tính 3 bit thường. Theo tính toán này, máy tính lượng tử 64 qubit có thể chạy gấp 2 lũy thừa 64 lần (2⁶⁴) so với PC 64 bit thông thường, nghĩa là gấp 18 tỷ lần.

Hồi tháng 2 vừa qua, công ty D-Wave (Canada) đã công bố một máy tính lượng tử hoạt động. Tuy nhiên, đây vẫn là công nghệ nằm trên lý thuyết nhiều hơn và cần thêm nhiều thời gian để các nhà khoa học phát triển cỗ máy phức tạp này.

Hạt ánh sáng (photon)

Hiện nay máy tính khai thác sự chuyển động của các electron để thực hiện các phép tính. Nhưng sự di chuyển trong dây dẫn nhỏ lại là lý do khiến máy tính bị nóng. Phương pháp tiềm năng để loại bỏ điều này là dùng phân tử ánh sáng (photon) di chuyển thông tin quanh vi xử lý, đóng vai trò là cầu nối liên lạc giữa các chip trong hệ thống chip đa lõi, còn electron vẫn làm công việc tính toán bình thường.

IBM và cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ NASA đã tiến hành một số thử nghiệm để đưa các thiết bị quang vào một hệ thống điện toán hoạt động.

Công nghệ điện từ (spintronics hay magnetoelectronics)

Đây là công nghệ khai thác vận động xoay tròn của bản thân các phân tử mà ngành điện tử đã bỏ qua. Cho tới nay, ngành này tập trung tận dụng việc di chuyển electron vòng quanh để điều khiển máy hoạt động nhưng điều này có nghĩa là khi máy chạy nhanh hơn thì nó sẽ nóng hơn. Nhưng nếu dùng vận động xoay tròn của phân tử nhờ một lực từ yếu, các nhà khoa học tin rằng nó sẽ mở ra một hướng mới cho điện toán.

Một electron luôn có vận động xoay theo hướng lên hoặc xuống. Hai trạng thái này có thể ứng với 1 (bật) hoặc 0 (tắt). "Điệu valse xoay" sẽ tiết kiệm năng lượng hơn và khiến thiết bị hoạt động mát mẻ hơn. Hãng máy tính IBM đã công bố một thiết bị mô hình theo công nghệ điện từ với khả năng tăng mật độ lưu trữ lên 100 lần so với bình thường.

Điện toán hóa học

Phương pháp mới này dùng khái niệm một "bát súp", nơi dữ liệu được chỉ đạo hoạt động bằng các quá trình cô đọng chất hóa học khác nhau. Máy tính kiểu này có thể khai thác những phản ứng hóa học để thực hiện các phép tính. Ví dụ: máy tính "biến hình" sẽ dùng các phân tử polymer có thể thay hình đổi dạng để phản ứng thích hợp với một dữ liệu nhập cụ thể. Điện toán chuyển hóa khai thác các phản ứng khác nhau tìm thấy trong một tế bào sống.

Theo đó, người ta chế tạo ra những "robot gel" không có hình dạng cụ thể và các thiết bị theo công nghệ này có thể bị tách ra làm nhiều phần mà vẫn có thể hoạt động độc lập. Bạn có thể hình dung một chiếc laptop cắt ra làm đôi nhưng vẫn tính toán bình thường.

Điện toán DNA

Đây là lĩnh vực mới nổi, dùng DNA và công nghệ sinh học thay cho điện tử dựa trên silicon. Mục tiêu của nó là sử dụng phân tử sinh học để giải quyết nhiều vấn đề mới mẻ như phát triển các loại thuốc có thể tính toán. Thuốc này sẽ cảm nhận được môi trường sinh hóa, phân tích nó và phân giải ra một phân tử thích hợp cho tình huống cụ thể. 

Năm 2002, giáo sư Ehud Shapiro thuộc Viện nghiên cứu Weizmann tại Israel đã công bố một thiết bị phân tử lập trình bao gồm các enzyme và một dải DNA nhân tạo. Hai năm sau đó, nhóm nghiên cứu của ông lại đưa ra một máy tính DNA nhỏ đến nỗi gần 1.000 tỷ thiết bị này có thể nhét vừa một micro lít (một phần triệu của lít). Thiết bị làm nhiệm vụ phát hiện dấu hiệu ung thư và "thả" thuốc để trị căn bệnh này trong cơ thể người.

Điện toán nhựa

Do silicon khá đắt và khó sản xuất (yêu cầu phòng sạch, các kỹ thuật chính xác và chi phí hàng tỷ USD), người ta đã phát triển loại polymer dẫn điện được phát hiện từ những năm 1960. Năm 2004, hãng điện tử Philips đã công bố một màn hình uốn dẻo mẫu. Một số công ty khác như Cambridge Display Technology thì dùng công nghệ này để sản xuất đèn diode phát quang hữu cơ (OLED). Đầu năm nay, hãng Plastic Logic xây dựng nhà máy sản xuất mạch điện nhựa đầu tiên trên thế giới.

Dù mạch điện polymer có khả năng hoạt động chậm hơn silicon nhưng lại có thể dùng làm giấy điện tử một cách tiện dụng với giá thành thấp.

Theo Vnexpress