Из того, что я читал, проблема с современными полупроводниками/электроникой, по-видимому, заключается в квантовом туннелировании и нагреве. Корень этих проблем — размер устройств. Электроны просачиваются наружу, а токи вызывают плавление активных материалов.
Как далеко мы продвинулись в этом отношении? Можем ли мы сделать наши устройства еще меньше? Что делается для поддержания достижений в области вычислительной мощности? Какие основные исследования, особенно в области квантовой механики и физики твердого тела, проводятся для ускорения вычислений с использованием меньшего количества энергии и пространства?
Основное решение — полностью отказаться от кремния, так как он очень неэффективен по сравнению с некоторыми составными полупроводниками (такими как GaAs). Однако GaAs в конечном итоге достигнет тех же ограничений. В любом случае, вы не можете сделать транзистор из половины атома, поэтому существуют некоторые физические ограничения относительно того, насколько маленьким вы можете сделать транзистор, и мы очень близки к этому. Поэтому в настоящее время основное внимание уделяется дешевому и широкому использованию составных полупроводников.
Что ж, кажется, Intel часто находит материал, чтобы приблизиться к физическому пределу. Но предел не может быть достигнут, вашему транзистору нужен хотя бы 1 атом.
Еще одно ограничение касается тактовой частоты, которая в основном связана с внутренним свойством материала (подвижностью или скоростью электронов). Графен может иметь хорошие шансы на сверхвысокую подвижность.
Одним из практических решений должны быть параллельные вычисления, поскольку ЦП наших ПК имеет все больше и больше физических ядер. Вычисления на GPU — еще один выход.
Что касается квантовых компьютеров, то здесь очень сложно сказать, поскольку существует множество теоретических и технических препятствий.