अगली पीढ़ी के कंप्यूटरों के लिए लेजर और टेराहर्ट्ज तकनीक
स्रोत:द हिंदू ↗
क्यों मायने रखता है
पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित सेमीकंडक्टर्स के अपनी भौतिक और तापीय सीमाओं (Moore's Law का अंत) के करीब पहुंचने के साथ, लाइटवेव/टेराहर्ट्ज़ कंप्यूटिंग जैसे नए कंप्यूटिंग प्रतिमानों (computing paradigms) की खोज करना महत्वपूर्ण है। UPSC अक्सर उभरती प्रौद्योगिकियों (जैसे, qubits, VLC, AI) पर वैचारिक प्रश्न पूछता है, जिससे लेजर, परमाणु भौतिकी और कंप्यूटिंग का यह मेल GS3 के लिए अत्यंत प्रासंगिक हो जाता है।
सारांश
वैज्ञानिक लेजर का उपयोग करके परमाणुओं को एक सेकंड में खरबों बार 'झंकृत' (strum) करके अगली पीढ़ी की कंप्यूटिंग में एक नई सीमा (frontier) की खोज कर रहे हैं। इलेक्ट्रॉनों के इस टेराहर्ट्ज़-फ्रीक्वेंसी हेरफेर का उद्देश्य पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक्स और हाई-स्पीड ऑप्टिक्स के बीच के अंतर को पाटना है। पूरी तरह से इलेक्ट्रॉनिक करंट के बजाय लाइटवेव तकनीक पर भरोसा करते हुए, यह सफलता वर्तमान गीगाहर्ट्ज़-आधारित सेमीकंडक्टर कंप्यूटरों की गति और तापीय सीमाओं (thermal limitations) को दूर करने का प्रयास करती है, जो अल्ट्रा-फास्ट डेटा प्रोसेसिंग और उन्नत कम्प्यूटेशनल आर्किटेक्चर के लिए एक क्रांतिकारी मार्ग प्रदान करती है।
मुख्य बिंदु
- शोधकर्ता टेराहर्ट्ज़ आवृत्तियों (प्रति सेकंड खरबों बार) पर परमाणुओं को उत्तेजित करने या उन्हें 'स्ट्रम' करने के लिए लेजर का उपयोग कर रहे हैं।
- इस दृष्टिकोण का लक्ष्य 'लाइटवेव कंप्यूटिंग' विकसित करना है, जो पारंपरिक सिलिकॉन चिप्स की तुलना में डेटा को कहीं अधिक तेजी से प्रोसेस करने के लिए ऑप्टिक्स की गति को परमाणु-स्तर की अंतःक्रियाओं (atomic-level interactions) के साथ जोड़ता है।
- पारंपरिक कंप्यूटर गीगाहर्ट्ज़ (Gigahertz - अरबों चक्र) पर कार्य करते हैं और थर्मल तथा भौतिक सीमाओं (Moore's Law) का सामना करते हैं; टेराहर्ट्ज़ कंप्यूटिंग इन बाधाओं को दूर करने की क्षमता रखती है।
- यह तकनीक अगली पीढ़ी की कंप्यूटिंग की ओर एक विशिष्ट मार्ग का प्रतिनिधित्व करती है, जो क्वांटम कंप्यूटिंग के समानांतर लेकिन उससे भिन्न है, और प्रकाश-पदार्थ (light-matter) के बीच होने वाली अति-तीव्र अंतःक्रियाओं पर जोर देती है।
प्रारंभिक ट्रैप
लाइटवेव कंप्यूटिंग फोटॉन के क्वांटम एंटेंगलमेंट पर निर्भर करती है और इसके लिए लगभग परम शून्य (near-absolute zero) तापमान की आवश्यकता होती है।
लाइटवेव कंप्यूटिंग क्लासिकल प्रकाश-द्रव्य अंतःक्रियाओं (terahertz lasers) पर निर्भर करती है और कमरे के तापमान पर संचालित हो सकती है, जो इसे क्यूबिट्स (qubits) और अत्यधिक ठंड का उपयोग करने वाली क्वांटम कंप्यूटिंग से अलग बनाती है।
संबंधित अवधारणाएँ
मूर का नियम क्या है और यह विफल क्यों हो रहा है?
- परिभाषा: यह अनुभवजन्य अवलोकन कि एक माइक्रोचिप पर ट्रांजिस्टर की संख्या लगभग हर दो साल में दोगुनी हो जाती है, जिससे कंप्यूटिंग की गति बढ़ती है।
- तापीय सीमा: छोटे स्थानों में अधिक ट्रांजिस्टर लगाने से अत्यधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है जिसे आसानी से विसर्जित नहीं किया जा सकता है।
- क्वांटम टनलिंग (Quantum Tunneling): अति-सूक्ष्म स्तरों पर (कुछ नैनोमीटर से कम), इलेक्ट्रॉन भौतिक बाधाओं को स्वतः ही पार कर जाते हैं (tunneling), जिससे चिप में खराबी (malfunctions) आती है।
विद्युत चुंबकीय स्पेक्ट्रम में टेराहर्ट्ज़ आवृत्तियाँ कहाँ स्थित होती हैं?
- स्थिति: वे EM स्पेक्ट्रम के माइक्रोवेव बैंड (गीगाहर्ट्ज़) और सुदूर-अवरक्त (far-infrared) बैंड के बीच स्थित हैं।
- गैर-आयनकारी: ये गैर-आयनकारी (non-ionizing) होते हैं, जिसका अर्थ है कि इनमें परमाणुओं से इलेक्ट्रॉनों को अलग करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं होती है, जो इन्हें मनुष्यों के लिए सुरक्षित बनाता है।
- अनुप्रयोग: अगली पीढ़ी की कंप्यूटिंग के अलावा, THz तरंगों का उपयोग मेडिकल इमेजिंग, सुरक्षा स्कैनिंग और आगामी 6G संचार में किया जाता है।
अंतर-विषय पैटर्न
टेराहर्ट्ज़: कंप्यूटिंग और 6G टेलीकॉम का संगम
वही टेराहर्ट्ज़ आवृत्तियाँ जो अल्ट्रा-फास्ट लाइटवेव कंप्यूटिंग को सक्षम बना रही हैं, आगामी 6G (IMT-2030) नेटवर्क के लिए आधारभूत स्पेक्ट्रम हैं, जो डेटा प्रोसेसिंग और डेटा ट्रांसमिशन स्पीड के पूर्ण अभिसरण को रेखांकित करती हैं।
तुलनात्मक कंप्यूटिंग आर्किटेक्चर
UPSC अक्सर उभरती हुई प्रौद्योगिकियों (emerging technologies) का परीक्षण करता है। पारंपरिक सुपरकंप्यूटर (FLOPS), क्वांटम कंप्यूटिंग (qubits/entanglement) और नई उभरती हुई लाइटवेव कंप्यूटिंग (photons/terahertz lasers) के बीच तुलना करने वाले कथनों की अपेक्षा करें।
लाइटवेव कंप्यूटिंग (फोटॉन, रूम टेम्परेचर) और क्वांटम कंप्यूटिंग (क्यूबिट्स, एब्सोल्यूट ज़ीरो) के बीच अंतर स्पष्ट करने वाले एक बहु-कथनीय प्रश्न (multi-statement question) की अपेक्षा करें।
संबद्ध PYQ · 2
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- 2022PrelimsGS1
Which one of the following is the context in which the term "qubit" is mentioned ?
- 2020PrelimsGS1
With reference to Visible Light Communication (VLC) technology, which of the following statements are correct? 1. VLC uses electromagnetic spectrum wavelengths 375 to 780 nm. 2. VLC is known as long-range optical wireless communication. 3. VLC can transmit large amounts of data faster than Bluetooth. 4. VLC has no electromagnetic interference. Select the correct answer using the code given below:
