可利用余热来驱动且能耗低  
 
记者冯卫东 
   本报讯 除了我们目前使用的电子计算机外，理论上还有使用光子的光学计算机。最近，物理学家又提出了第三种类型的计算机———声子计算机。相对于电子计算机，声子计算机则是利用声子携带热能来进行运算。在最新一期的《物理评论通讯》上，新加坡国立大学的研究人员描述了如何制作可用于未来声子计算机的热逻辑门。
　　热通常在信息处理中被认为是无益的，但新加坡国立大学的李宝文教授等研究人员发现，声子在信息处理中具有和电子、光子相同的功能。逻辑门是计算机的基本单元之一，对一个或多个逻辑输入进行运算产生单一的逻辑输出。在电子逻辑门中，输入和输出用不同的电压来表示。但是，在热逻辑门中，输入和输出则是由不同的温度来表示。它的关键单元是热晶体管，这种热晶体管由两个弱耦合的终端和一个控制终端组成，工作原理类似于场效应晶体管对电流的控制。

　　热通过热库产生，热库是一种随机的原子或分子运动。任何的温差都将导致热的传导。在模型中，热传导通过晶格的振动进行，当两个终端的振动频谱结合时，它们的重叠决定了热流。举例来说，当两个振动频谱重叠时，终端间的热传导变得容易，这时代表着“开”的状态。当振动频谱不重叠时，只有极少热量（或无热量）在终端间传输，这时代表着“关”的状态。终端界面粒子振动频谱的匹配与不匹配形成“负积分热阻”，产生稳定的“开”或“关”状态，从而使热逻辑运算成为可能。

　　研究人员揭示了如何将热晶体管结合起来构建不同的热逻辑门，如一个可将输入信号数字化的信号中继器。当温度高于或低于某个临界值时，输出要么是“开”，要么是“关”，不存在中间状态。将这样的系列热晶体管连接起来，研究人员获得了一个接近理想的中继器。除了信号中继器，研究人员用同样的热晶体管模型，也实现了非门和与非门功能。

　　研究人员预言这些模型器件在纳米级系统中的实现已为时不远。他们表示使用热能的声子计算机的优点在于不需要大量电能，人们可以使用大自然或者其它电器中的冗余热量来驱动它。