"Onze doel is altijd geweest om een computer die lost hardnekkige problemen [en] vervangen complexe software met de hardware te bouwen ", zegt Anirban Bandyopadhyay, de teamleider en een wetenschapper bij het Nationale Instituut van Japan voor Materials Science in Tsukuba.
Bandyopadhyay's team is vooral geïnteresseerd in het weerspiegelen de structuur van de hersenen om parallelle berekeningen, iets moderne computers zijn niet geschikt voor, maar waarop het menselijke brein blinkt uit te voeren.
De gemiddelde menselijk brein heeft meer dan honderden miljarden neuronen, die zijn verbonden in complexe netwerken. Kenmerkend collectieve parallelle werking van miljoenen van deze neuronen kan de menselijke hersenen om bepaalde taken efficiënter dan de meest krachtigste supercomputer voltooien.
Bovendien, de menselijke hersenen leervermogen door het geheugen, zowel op de korte termijn en lange termijn. Korte-termijn herinneringen worden gevormd wanneer een verhoogd aantal moleculaire neurotransmitters vrijgelaten synaps-het contactpunt tussen neuronen verzendtaken sterker signaal van één neuron naar de volgende. Langetermijnherinneringen worden gevormd wanneer de neurotransmitters genen aanzetten en een groter aantal synaptische verbindingen, waardoor een blijvende verandering in de bedrading van de hersenen.
Bandyopadhyay en zijn collega getracht deze structuur nabootsen.
Zij begonnen met moleculen van 2,3-dichloor-5,6-dicyaan-p-benzochinon, een obscure organische stof genaamd DDQ kort. Een DDQ molecuul kan omkeerbaar schakelen tussen vier geleidende toestanden. De onderzoekers bouwden de computer door het afzetten van twee lagen van DDQ op een gouden oppervlak. Om informatie te coderen in de lagen, gebruikte het team een scanning tunneling microscoop, een instrument met een nanoscopische tip die kan worden gebruikt om een kleine spanningspuls geven; de spanningen stel de DDQ moleculen in verschillende geleidende toestanden.
Om een DDQ circuit dat kan berekenen maken de microscoop vormt elektronische banden tussen moleculen, en deze obligaties de tijd veranderen. "Moleculen draaien op het oppervlak om de bedrading breken met één molecule en het genereren van bedrading met een ander," legt Bandyopadhyay.
De onderzoekers gecodeerde het apparaat ingang bits als een patroon van geleidende staten in de DDQ lagen. Dit bit patroon is instab