کامپیوترهای نانومکانیکی

گروهی از مهندسان دیدگاه جدیدی برای محاسبات پیشنهاد دادند: کامپیوترهای ساخته شده
از عناصر مکانیکی در اندازه یک میلیاردم متر. این ایده ترکیبی از زمینه‎های پیشرفته
علم نانو با اصول اولیه مهندسی مکانیک است که برای طراحی اولین کامپیوترها مورد
استفاده قرار گرفته بودند.

پژوهشگران دانشگاه(UWM) Wisconsin-Madison، نحوه طراحی، ساخت و کاربرد این
کامپیوترهای نانومکانیکی را در شماره اخیر مجله New Journal of Physics توصیف کردند.
این کار جنبه مدرنی از اولین طراحی‎های کامپیوترهای اولیه(محاسبه‎گرهای مکانیکی با
اختلاف موتور ۱۵ تن و ارتفاع ۸ پا که ساخت آنها به‌وسیله Charles Babbage ، ریاضی‌دان
و مهندس انگلیسی، در سال ۱۸۲۲ شروع شد) است
.
Robert Blik، یکی از دانشمندان UWM می‎گوید که او نیز برای طراحی یک ماشین حساب
کوچک مکانیکی دستی مشتاق شد. کامپیوتری که آنها ابداع کردند نمی‎توانست به سرعت
کامپیوترهایی مرسوم مبتنی بر نیمه‌هادی‎های تجاری باشد. با وجود این، آنها با این
ایده کامپیوترهای نانومکانیکی‌ای را طراحی کردند که در مقیاس نانو جنبش‌های مکانیکی
از سرعت بالایی(صد مگاهرتز تا چند گیگاهرتز) برخوردار هستند و این امر می‎تواند
آنها را با میکروپردازشگرهای موجود که در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار می‎گیرند،
قابل مقایسه کند. در بین این کاربردها ابزارهایی مثل اسباب‎بازی‌های الکترونیکی و
اتومبیل‌ها هستند که دربردارنده کامپیوترهایی هستند که به پردازشگرهای خیلی سریع
نیاز ندارند.

واحد پایه طراحی این سیستم‌ها، ترانزیستور تک‌الکترونی نانومکانیکی، یا NEMSET است
که یک مدار کوچک مرکب از ترانزیستورهای سیلیکونی معمولی با یک کلید مکانیکی
نانومقیاس است. هر مدار کامل، از چندینNEMSET تشکیل شده‌است که با استفاده از
فتولیتوگرافی و یک مرحله حکاکی ـ که روش‌های معمول مورد استفاده برای ساخت مدارهای
سیلیکونی هستند ـ ساخته می‎شود.

کامپیوترهای نانومکانیکی در مقایسه با کامپیوترهای مبتنی بر نیمه‎هادی سه مزیت
دارند: تحمل بیشتری در برابر شوک‌های الکتریکی دارند؛ مدار آنها به‌خوبی در دمای
بالا(چند صد درجه سانتیگراد) کار می‎کند و نهایتاً میزان انرژی مصرفی آنها خیلی
کمتر از انرژی مصرفی کامپیوترهای مرسوم است.

علاوه بر این، ساختار حافظه این کامپیوترها از حافظه‎های استاندارد نیز بالاتر است.
یک حافظه نانومکانیکی به‌وسیله حالات صفر و یک ـ که در کامپیوترهای معمولی برای
ذخیره کردن یک بیت اطلاعات رایج است ـ محدود نمی‎شود؛ بلکه می‎توانند چندین وضعیت
پایدار را بگیرد که امکان ذخیره‎سازی بهتر اطلاعات را برای آن فراهم می‎کند.