分子コンピューティングとは何ですか？

分子コンピューティングは、計算上の問題を解決する手段として個々の原子または分子を使用する計算スキームの一般的な用語です。 分子コンピューティングは、DNAコンピューティングに最も頻繁に関連しています。これにより、それが最も進歩したためですが、量子コンピューティングや分子論理ゲートを参照することもできます。 すべての形態の分子コンピューティングは現在初期段階にありますが、長期的には、より高いレベルのパフォーマンスに対する障壁を被る従来のシリコンコンピューターに取って代わる可能性があります。

1キログラムの炭素には、5 x 10 ²⁵ Atomsが含まれています。 100個の原子のみを使用して、単一のビットを保存するか、計算操作を実行できるかどうかを想像してください。 大規模な並列性を使用して、わずかキログラムの重量の分子コンピューティングは、1秒あたり10 ²⁷ 操作を処理する可能性があり、今日の最高のスーパーコンピューターよりも10億倍以上速く、1秒あたり約10 ¹⁷ 操作で動作します。 はるかに大きいコンピューターでイオンパワー、私たちは今日、私たちにとって想像を絶する計算とシミュレーションの偉業を達成することができました。

分子コンピューターのさまざまな提案は、その操作の原則が異なります。 DNAコンピューティングでは、DNAはソフトウェアとして機能し、酵素はハードウェアとして機能します。 カスタム合成されたDNA鎖は、試験管内の酵素と組み合わされ、結果の出力鎖の長さに応じて、溶液を導出できます。 DNA計算はその可能性が非常に強力ですが、大きな欠点に苦しんでいます。 DNAの計算は非異常です。つまり、原則としても解決できない問題があります。 計算上の問題に対するYESまたはNO-NOの回答のみを返すことができます。 2002年、イスラエルの研究者は、当時のPCの速い速度よりも100,000倍以上速く、1秒あたり330兆の運用を実行できるDNAコンピューターを作成しました。

mの別の提案総体コンピューティングは量子コンピューティングです。 量子コンピューティングは、量子効果を利用して計算を実行し、詳細は複雑です。 量子コンピューティングは、互いに絡み合った状態にロックされたスーパークーリングされた原子に依存します。 主な課題は、計算要素の数（Qubits）が増加すると、外部の物質から量子コンピューターを隔離し、それがデコホールになり、量子効果を排除し、コンピューターを古典的な状態に復元することが徐々に困難になることです。 これにより、計算が台無しになります。 量子コンピューティングはまだ実用的なアプリケーションに開発される可能性がありますが、多くの物理学者やコンピューター科学者は懐疑的なままです。

さらに高度な分子コンピューターには、より慣習的で普遍的な、制御された方法で処理を実施するナノスケール論理ゲートまたはナノエレクトロニクス成分が含まれます。 残念ながら、現在、そのようなコンピューターを製造するために必要な製造能力がありません。 NANOSCこのタイプの分子コンピューターを実現するには、各原子を目的の構成に配置できるALEロボット工学が必要です。 このタイプのロボット工学を開発するための予備的な努力は進行中ですが、大きなブレークスルーには数十年かかる可能性があります。