DE202017005472U1 - Weitere Steigerung der Effektivität von Computern - Google Patents

Abstract

Die weitere Steigerung der Effektivität von Computer geschieht dadurch das 1. man einen Draht- oder einen Widerstand aus einer Kette von Atomen herstellen kann, Kondensatoren bestehen aus zwei T-förmigen Drähten, Induktivitäten aus „magnetischen” Drähten (z. B. Eisen) 2. man mehrfach RTM's produziert, mit überlappenden Wanden, diese RTM's haben alle dieselbe Gestalt und können alle mit denselben Signalen aufgebaut werden 3. beim Quantencomputer braucht man die Dekohärenz nur solange aufrechtzuerhalten, als die jeweilige Rechnung dauert. Man müsste sie, falls die dann verlorengeht, für weitere Rechnungen wieder herstellen und Zwischenergebnisse „retten”, indem man sie speichert, z. B. mit verschränkten Atomen 4. im „Ruhestand” steht jedes der RTM's auf einer bestimmten Position. Man muss die Information also geschickter Weise so verteilen, dass sie nacheinander an allen diesen Positionen lokalisiert ist und man sie so (teilweise) gewinnen kann, ohne die RTM's zu bewegen. Man sollte die Information auch möglichst in der Reihenfolge speichern, in der man sie benötigt. 5. ein RTM kann weitere Exemplare seiner selbst herstellen (ist also ein Replikator), die Spitze des RTM könnte man in Form einer Festkörper-Pyramide herstellen. 6. man stellt die richtigen molekularen Verbindungen mit dem Replikator dadurch her, dass man die neu hinzuzufügenden Atome im richtigen Winkel an die schon entstandenen „Teilmoleküle” heranführt und die benötigten Elektronen im richtigen Winkel „hin sprüht”. 7. ein „Nanotransistor” besteht z. B. aus drei Natriumionen und einem Chlorid-Ion, man kann auch Lithium oder Fluorid nehmen, oder andere „harte” Ionen Kristalle. Der Strom fließt hier nur, wenn durch beide Eingänge (Natriumionen) jeweils ein Elektron fließt. 8. man kann kontrollieren, ob ein Atom vom RTM abgesetzt bzw. aufgenommen wurde, indem man an der Spitze 2 Elektroden anbringt, ist ein Atom dazwischen, so fließt Strom, andernfalls nicht. 9. man braucht wohl ein RTM mit Doppelspitze, eine zum Abzählen und eine zum Absetzen der Atome 10. Sensor für Dekohärenz könnte z. B. eine spinpolarisiertes RTM sein, dieses erzeugt ein Signal bei Zustandsänderung eines nahen Atoms, oder man kann mit einer genauen Uhr die Dekohärenzzeit abmessen (und dann die Rechnung stoppen) 11. bei sich kreuzenden Drähten legt man über den „unteren Draht” Isolatoratome Und über diese dann die „obere Leitung”, bei diagonalen Leitungen kann man dieses z. B. in Form eines „L” legen, oder in der Gangart des Läufers im Schach 12. die Spins auf einer Blochsphäre ließen sich vielleicht durch starke Magnetfelder Fixieren, die von RTM's erzeugt oder vermittelt werden. 13. wenn es wegen „Quantendreckeffekten” nicht möglich ist, die Drähte aus jeweils einer Kette bzw. die Transistoren aus einem Atom herzustellen, dann muss man entsprechend mehr Ketten bzw. Atome nehmen. 14. um einen Spinzustand auf der Blochsphäre zu detektieren, beobachtet man ihn dann, wenn er zu sehen ist, also während der Verschränkung der Atome, und zwar mittels „passiver Beobachtung”, also mittels eines RTM's geeigneter Art, bei welchem die Verschränkung einen geeigneten Stromstoß auslöst.

Description

• Die Erfindung gehört wieder in das Gebiet der EDV, in das des Designs von Computer, und zwar teilweise in solche Computer, die sich der Quantentechnik bedienen. Was den technischen Stand von solchen Quantenrechnern anbetrifft, so bin ich wohl nicht ganz auf dem Laufenden, ich weiß, dass es ein derartiger Rechner geschafft hat, die Zahl 16 Sin, die Primzahlen 3 und 5 zu zerlegen und ein anderer aus 4 Möglichkeiten auf einen Sitz eine bestimmte herausfinden konnte. Für einen normalen Rechner ist so etwas keine Kunst, aber dieser braucht für einige Arten von Aufgaben furchtbar lange, und zwar eben für die Primzahlzerlegung großer Zahlen oder für die Suche nach dem Eigentümer einer bestimmten Nummer im Telefonbuch, und dgl., also für Probleme aus der Klasse der P = NP-Probleme. Es soll – nach neuestem Stand – gelungen sein, bis zu 1000 gbits zu realisieren. Außerdem erleichtert der Quantenrechner die Simulation von Molekülen in der Quantenchemie. Man kann vielleicht bei Schleifen aller Art durch Parallelverarbeitung Zeit sparen. Wenn man n Werte mit dem Computer parallel verarbeiten könnte, und die Schleifenwerte liefen von 1 bis m, mit m größer n, so könnte man zunächst parallel alle Werte von 1 bis n auf einen Schlag berechnen, dann die von n + 1 bis 2n, etc... Natürlich besteht hier immer die Gefahr, dass man „zu viel„ berechnet, insbesondere wenn doch m größer n ist, aber die Rechenzeit verkürzt sich doch meistens, um maximal einen Faktor 1/n. Man müsste allerdings die Schleife so schreiben, dass als Schleifenvariablen lauter aufeinanderfolgende natürliche Zahlen stehen, beginnend mit der 1, jeder Rechnungsweg müsste dann automatisch eine derartige Zahl enthalten. Ähnlich kann man auch Felder behandeln. Das Ganze geht natürlich nur insoweit, als man die einzelnen Resultate nicht irgendwie „mischen” muss, wenn man doch gezwungen ist, dies zu tun, dann kann man nur bis zur „Mischungsstelle” „parallelverarbeiten. Man kann mit dem Quantencomputer ja etliche natürliche Zahlen simulieren, mit n gbits als 2 (hoch) natürliche Zahlen. Ich will derartige Quantenrechner nur etwas verbessern und auch normale Rechner etwas schneller machen, beschleunigen, auch normale Rechner müssten heute so geringe Dimensionen haben, dass quantenmechanische Effekte berücksichtigt werden müssen, es handelt sich also mehr oder weniger immer um Quantenrechner.
• Nano-Elektronik
• Man kann auch elektronische Schaltungen in Nanoformat verkleinern – zumindest teilweise. Probleme gibt es bei Induktivitäten. Man kann derartige Schaltungen mit dem Rastertunnelmikroskop (RTM) aufbauen, und zwar zeilenweise, aus verschiedenen Atomen, und die Information kann in digitaler Form übertragen werden, es bedeutet (z. B.) die digitale „1”: Atom an der betreffenden Stelle absetzen, „0”: kein Atom absetzen, eins weiter vorrücken. Wenn die Schaltung aus verschiedenen Atomen besteht, dann muss für jede Art von Atomen man diese „Schaltungsfläche” zeilenweise durchgehen, das selbe gilt dann, wenn man mehrere Schichten von Atomen auftragen will, zuerst trägt man die verschiedenen Atome auf und dann erst die Schichten. Man wird beim Herstellen der Schaltung die Erfahrung machen, dass viele der aufzutragenden „Schaltungszeilen” einander komplett gleich sind, und am häufigsten kommt es vor, dass in einer Zeile gar keine Atome aufzutragen sind, man könnte also die verschiedenen „Auftragungszeilen” nummerieren, und auf diese Weise die Information über eine derartige Schaltung „komprimieren”, man braucht dann nur noch jeweils die Information, was die einzelnen „Nummern” bedeuten sollen, sowie die, welche Nummern jeweils, ”dran” sind.
• Nach dieser allgemeinen Bemerkung nun zu den Einzelheiten. Man will zunächst Jeweils Verbindungsdrähte haben zwischen den einzelnen Widerstanden, Kondensatoren, etc... Diese könnten in ihrer primitivsten Form aus einer Kette Von Metallatomen, hintereinander, jeweils an benachbarten Stellen, auf einen Isolator aufgesetzt, bestehen. Es ist aber die Frage, ob dann noch genügend Strom Durchkommt, und ob „Dreckeffekte”, Quanteneffekte nicht einen Stromdurchfluss erschweren oder unmöglich machen. In diesem Fall müsste man die Drähte „verbreitern” oder „erhöhen”, sie aus mehreren Ketten nebeneinander Oder übereinanderliegende Atome bilden.
• Es kommt des öfteren vor, dass Drähte sich „kreuzen” sollen, ohne dass von dem einen Strom zum anderen fließen soll, und umgekehrt, dass die Drähte also voneinander isoliert sein sollen. In diesem Fall kann man auf den „unteren Draht” eine Schicht von „Isolatoratomen” auftragen, und dann über diese „Brücke” den anderen Draht hinwegführen, er muss dann erst „in die Höhe Steigen”, und dann wie der „hinuntersteigen”, man stapelt dann noch mehr Atome übereinander.
• Die Widerstände sind dann also im Prinzip nichts anderes als Drähte, nur eben Solche mit größerem Widerstand, also aus einem anderen Material, aus „Isolatoren”. Man kann sie also auf ähnliche Art herstellen, wie die Drähte. Wenn sie aus demselben Material sind, müssen sie sogar „dünner” sein als diese, das erhöht den Widerstand. Es ist allerdings bei der Nanoelektronik so, dass man noch nicht genau weiß, welche Quanteneffekte es gibt und inwieweit diese die Stromausbreitung beeinflussen, man müsste das experimentell klären, also z. B. welchen Widerstand eine Anordnung hat, und ob die klassische Beschreibung „korrekt” ist.
• Man hat dann noch die Kondensatoren. Diese herzustellen, ist auch nicht so schwer, man stellt wieder Drähte her und an deren Sitze einen T-förmigen Querdraht, und dies in doppelter Ausführung, und zwar so, dass zwischen den beiden T's (den beiden Querdrähten) ein mehr oder weniger großer Zwischenraum bleibt, man kann dann die Kapazität auf klassische Art ausrechnen. Natürlich kann man die Querdrähte auch auf obige Art „aufstocken”, so dass sie Flächen werden. Man kann auch ein dielektrisches Material zwischen die beiden T-Drähte bzw. Flächen bringen, man könnte das betreffende Dielektrikum hinein- und hinausschieben, mit einem Piezoelektreten, und so die Kapazität des Kondensators verändern.
• Eine Induktivität herzustellen, ist weit weniger einfach, es wird sehr schwierig sein, eine Drahtspule herzustellen, eine Magnetspule. Aus diesem Grund nimmt man statt der Spule lieber einen ferromagnetischen Draht, um wenigstens eine „kleine” Induktivität zu bekommen, es ist die Frage, wieviel Induktivität ein solcher Ferromagnetischer Draht „auf die Waage” bringt, aber es gibt keine andere Möglichkeit, höchstens ein Material, das ein noch höheres Magnetfeld erzeugt, also z. B. Eisen.
• Andere elektronische Instrumente werden an anderen Orten besprochen. Es stellt sich noch die Frage, wie man Drähte realisiert, die bezüglich des Gitters nicht waagrecht oder „senkrecht” verlaufen. Nun, hier gibt es zwei Möglichkeiten: entweder man legt sie so an, wie der Läufer im Schachspiel zieht, dies ist aber nur realisierbar, wenn es sich wirklich um Diagonalen handelt, wenn man also gleichviel Stellen nach „oben” wie nach „rechts” vorrücken muss, man kann hier notfalls auch zwei solche Diagonalen nebeneinander legen, Die zweite Möglichkeit ist es, die Atome in Form eines „L” zu legen, es braucht hier kein gleichseitiges „L” zu sein, man könnte also z. B. 3 Atome nach rechts und dann 5 nach „oben” auftragen, dieses Verfahren eignet sich auch für „nichtdiagonale Drähte”.
• Replikatoren
• Ein Replikator ist eine Maschine, die zu jedem Original eine mehr oder weniger genaue Kopie herstellen kann – wenigstens genügend genau, dass die Anordnung der Atome übereinstimmt. Ein Replikator muss nun zunächst einmal eine Anlage zum „Lesen” der Information eines Kristalls haben – wir wollen uns mit Kristallen begnügen. Hierfür bietet sich das RTM (Rastertunnelmikroskop) an. Dieses muss feststellen, welches Atom an welchem Gitterplatz sitzt, es muss die relevanten Atome an der Form ihrer Elektronenwellenfunktion unterscheiden. Die Information muss dann in einem „atomaren Speicher” gespeichert werden. Es ist die Frage, wie viele verschiedene Atome vorkommen bzw. reproduziert werden sollen. Sind es weniger als 8 Atome, so braucht man pro gitterplatz 3 bit, weil 2 (hoch) 3 = 8, bei 16 verschiedenen Atomen 4 bit (2 hoch 4 = 16), natürlich muss auch der Fall berücksichtigt werden, dass eine Leerstelle auftreten kann.
• Es stellt sich die Frage, wie man an die „inneren Atome” des Kristalls herankommen kann, also an die, die nicht an der Oberfläche liegen. Nun, hierfür gibt es eine Lösung: das RTM stellt nicht nur die „Atomsorte” fest, sondern „rupft” auch noch das jeweilige Atom heraus. Auf diese Weise kann man den Kristall dann Ebene für Ebene „scannen”, jede Kristallfläche wird hierbei nacheinander zur Oberfläche. Natürlich wird der Kristall bei diesem Verfahren „verhackstückt”, aber man kann dann beliebig viele Kopien von ihm herstellen. Der Speicher muss natürlich groß genug sein, um die ganze Information aufzunehmen – Beispiele für derartige Speicher habe ich schon gegeben.
• Die Herstellung der Kopien erfolgt natürlich ebenfalls mit dem RTM – man arbeitet wie üblich Ebene für Ebene ab. Das kopieren bzw. Lesen der Information geht umso schneller, je mehr RTM's man einsetzt – sie können ruhig starr miteinander verbunden sein, und jedes ein definiertes Feld bearbeiten. Beim Kopieren gibt es eine Komplikation: man bräuchte „mehrfache” RTM's, die mehrere Atomsorten auf Vorrat gelagert haben, und auf Kommando (der Information) jeweils das Richtige an dem betreffenden Gitterplatz absetzen – so etwas ist zumindest furchtbar komplex zu konstruieren, man nimmt am besten für jede Atomsorte in eigenes RTM, das bei Bedarf das gewünschte Atom absetzt.
• Ein-Atom-multi-speicher
• In Nr. 5 wird geschrieben, dass man mit einem einzelnen Atom, bzw dessen Spin, große Mengen an Daten speichern kann – allerdings unter sehr deftigen Bedingungen: man muss den Spin des Elektrons sehr genau „einstellen” und auch wieder ablesen, und außerdem den Spinzustand so konservieren, dass er während der Zeit des speicherns konstant bleibt. Hierzu bräuchte man eine ganz futuristische „Technik”, die heute erst in Ansätzen vorhanden ist. Die Einstellung des Spins bzw. dessen Ablesung kann gemeinhin mit demselben Apparat betrieben werden, was das Problem etwas vereinfacht. Man kann aber heute nur feststellen, ob ein Atom „Spin nach oben” oder „nach unten” hat (wenn ein Spin ½ hat) oder man kann die z-Komponente des Spins sowie seinen „Betrag” messen. Die Unschärferelation verbietet genaue Messungen, aber vielleicht kann man sie umgehen, wie die Orts- und Impulsunschärfe, mit dem Rastertunnelmikroskop (RTM). Es gibt schon das „spinpolarisierte RTM”, mit diesem könnte man die „Magnetisierung” (und somit den Spin) genauer messen, zumal dann, wenn man es verbessert, ich wüste allerdings nicht zu sagen auf welche Weise man es verbessern könnte. Ein ebensolches Problem ist die „Konservierung” des Spinzustands. Hierzu müsste man alle Wechselwirkung des „Ein-atom-multi-Speichers” mit seiner Umgebung abschalten, man bräuchte also ein phantastisch hohes Vakuum. Im Weltraum hat man ein viel besseres Vakuum, als man es auf der Erde erreichen kann, man könnte einen derartigen Speicher also im Weltraum installieren. Es ist natürlich die Frage, inwieweit dieses Vakuum ausreicht. Andererseits ist es nicht unbedingt nötig, nur ein einzelnes Atom zur Speicherung zu verwenden, man will nicht mit einem einzigen Atom möglichst viel speichern, sondern nur überhaut eine große Speicherkapazität, man wird also notfalls auch mehrere Atome zur Speicherung verwenden, vielleicht auch sehr viele, es stellte sich dann allerdings das Problem, wie man deren Wechselwirkung vermeiden könnte. Es ist natürlich immer das Problem der genauen Messung.
• Replikator: Beschleunigung des Kopierens
• Mithilfe eines Rastertunnelmikroskops könnte man alle möglichen Schaltungen herstellen – aber dies würde furchtbar lange dauern, ein cm (hoch) 3 Kristall hat ja schon ca 3 mal 10 (hoch) 22 Atome. Es ginge schon schneller, wenn man „mehrfache RTM's” hätte, die mehrere Atome auf einmal aufnehmen und absetzen könnten, diese bräuchten weniger oft zwischen dem Atom-pool und der aufzubauenden
• Schaltung hin- und herpendeln.
• Noch mehr würde es die Replikation beschleunigen, wenn man statt einem derartigen RTM deren mehrere benützen würde, es kann dann jedes von ihnen jeweils ein eigenes Feld, am besten ein quadratisches beackern, dies dauert natürlich umso länger, je Größer jeweils das Feld ist. Bei der Bearbeitung von „flachen Schaltungen” ist hier die Grenze erreicht, aber nicht bei der von „räumlichen Schaltungen”, bei diesen könnte man mehrere „Ebenen” von RTM's einsetzen, um derartiges zu realisieren. Die Zeit, die es braucht, um eine Schaltung zu realisieren, ist dann gegeben durch t = to N/n, to ist die Zeit, die für die Platzierung eines Atoms gebraucht wird, N ist die Anzahl der Atome und n ist die Anzahl der RTM's. Wenn die Schaltung in Form von Vielen Plättchen aufgebaut wird, kann man jedes Plättchen durch eine derartige Ebene von RTM's realisieren, wenn aber die jeweiligen Ebenen zusammenhalten sollen, dann muss man sie eben nach getaner Arbeit noch entsprechend zusammenfügen, man kann auch auf einer schon aufgebauten Ebene noch eine zweite aufbauen, etc... Man kann auf diese Weise auch Schaltungen „duplizieren”, also dann ein Atom absetzen, wenn in der ursprünglichen Schaltung eines auftritt, es erfordert aber weniger Speicherplatz, wenn man das Verfahren von 5.2 anwendet.
• Herstellung des „atomaren Schalters”
• Es fragt sich noch, wie man den „atomaren Schalter” jeweils herstellt. Nun, zunächst einmal sollen die beiden Materienstücke (Leiter und Nichtleiter) am besten jeweils die Form von Würfeln haben. Derartige Würfel kann man vielleicht durch die „Selbstorganisation der Materie” herstellen, hierzu braucht man wohl eine spezielle Lösung, deren Zusammensetzung ich nicht anzugeben wüsste. Die Reaktionszeit müsste man dann so einstellen, dass möglichst viele Würfel der gewünschten Größe herauskommen. Sodann müsste man die Würfel der betreffenden Größe von denen trennen, die zu klein oder zu groß sind, dies könnte man z. B. mit „Sieben” machen – falls so etwas existiert, das eine Sieb lässt zu große Würfel nicht durch, das andere nur die kleinen. Ich plädiere hier allerdings für ein Massenspektrometer, (dieses existiert ja schon), dieses filtert alle Würfel der benötigten Masse heraus. Schließlich muss man noch die erhaltenen Materiestücke mit dem RTM verbinden, dies kann vielleicht wieder mithilfe der Elektrostatik geschehen, man lädt die RTM's positiv auf, die leitenden Würfel negativ und die nichtleidenden wieder positiv, dann bleiben sie jeweils aneinander haften. Man muss dann noch testen, ob an jedem RTM die nötigen zwei Würfel auch haften – man lässt sie hierzu am besten über eine Stelle mit einem definierten Atom fahren, und misst ihre Signale, dann gibt es ein anderes Signal als im „richtigen” Fall.
• Man kann derartige Würfel natürlich auch mit einem RTM herstellen, dies ist sogar das Gegebene, weil man dann die teuren Apparaturen nicht braucht, und RTM's braucht man ja ohnehin.
• Replikation von Molekülen
• Eines der Endziele der Technik ist der sogenannte „molekulare Replikator”, dieser soll auch Dinge kopieren und „ausdrucken”, die aus vielen verschiedenen Molekülen bestehen. Hierüber wurde geschrieben (siehe früheres). Man könnte Nun natürlich ein Objekt Atom für Atom abtasten und duplizieren, aber es geht wohl schneller, wenn man jeweils eine Gruppe von RTM's eben ein bestimmtes Molekül herstellen lässt. Es müssen hier natürlich sehr viele molekulare Bindungen geknüpft werden, diese könnte man auch dadurch knüpfen, dass man die betreffenden Elektronen im richtigen Winkel, etc., auf das „Teilmolekül” sprüht, damit sich beide Teile zu einem Gesamtmolekül vereinigen. Man soll natürlich nur so viele Moleküle einer bestimmten Art erzeugen, als man braucht. Man muss dann noch die fertigen Moleküle in das betreffende Objekt einsetzen, und in die richtige Lage bringen, hierzu wird man ebenfalls RTM's brauchen. Man will auf diese Weise also auch biologische Objekte, wie z. B. Wolle oder Holz, oder Nahrungsmittel, wie Milch, Eier oder Fleisch, sowie einen Ersatz für menschliche Organe, z. B. Lunge. Leber oder Darm, herstellen. Damit das „Drucken” also nicht zulange dauert, muss man große Mengen von RTM's damit belangen. Gemäß obigem könnte es so scheinen, als sei ein molekularer Replikator, zeitlich gesehen, schon in Reichweite, dies ist aber unzutreffend: bevor man diesen hätte, müsste man zuerst die Strukturen sämtlicher biologischen Moleküle aufklären, die die Lebewesen besitzen, denn man kann natürlich nicht Dinge herstellen, von denen man nicht weiß, wie sie aussehen, und viele biologischen Moleküle sind sehr komplex, wenn man deren Strukturformel aufschreiben wollte, bräuchte man hierfür mehrere Seiten. Man wird „einfache Lebensmittel”, wie Milch, schon etwas früher „kopieren” können, kompliziertere (wie Eier oder Fleisch) erst später, und diese werden anfangs noch „Magereier” oder „Magerfleisch” sein und nicht alle wichtigen Nährstoffe enthalten, wenn man aber ein solches Fleisch hätte, dann könnten es auch Vegetarier essen, weil ja zu seiner Herstellung keine Tiere getötet werden. Auf diese Weise könnten auch Astronauten ernährt werden, ohne dass man ein Ökosystem mitschleppen müsste.
• Nanotransistor
• Ich weiß nicht, ob schon ein Transistor im Nanoformat projektiert wurde, auf jeden Fall schlage ich einen solchen Nanotransistor vor: er besteht aus einem kleinen Teil eines Ionengitters, z. B. von Na Cl, genauer gesagt, aus drei Chloridionen und einem Natriumion, und wäre so ein pnp-Transistor, oder aus drei Natriumionen und einem Chloridion und ist dann ein npn-Transistor. Aus Symmetriegründen kann man wohl davon ausgehen, dass bei diesem derartigen Transistor die drei natrium- oder Chloridionen mit dem Zentralion einen Winkel von jeweils 120° einschließen, und nicht 90°, wie beim Na Cl-Gitter. Damit durch den npn-Transistor Strom fließen kann, müssen alle vier Atome auf demselben Niveau des elektrischen Feldes sein, hierzu müsste man dem Chloridion zwei Elektronen entziehen, man kann allerdings denselben Effekt auch dadurch erzielen, dass man in ihm das entsprechende elektrische Feld erzeugt, dies impliziert, dass ein derartiger Transistor ebenfalls mit Lichtgeschwindigkeit „arbeitet”, da Felder sich ja mit Lichtgeschwindigkeit fortpflanzen. Man braucht natürlich auch die entsprechenden „Drähte”, um die Schaltung zu „verdrahten”, diese könnten aus einer Kette von stromleitenden Atomen bestehen. Bei allzu kurzen Drähten kann es allerdings zu Oszillationen des Stromes kommen, es ist auch möglich, dass so kleine Transistoren sich nicht realisieren lassen, dann muss man sie eben entsprechend vergrößern, z. B. auf Würfeln von jeweils 8 oder 27 solcher Chlorid- bzw. Natrium-Ionen, und entsprechend auch „Drahtatomen”. Zur Vermeidung von „Kriechströmen” muss die entsprechende Schaltung nach allen Seiten isoliert werden, ich glaube aber nicht, dass diese Ströme wirklich fließen. Die ganze Schaltung kann mit dem RTM erzeugt werden. Da Chlor ein Gas ist, kann man es vielleicht nicht zu den gewünschten Würfeln verarbeiten, man muss dann vielleicht einen anderen Ionenkristall nehmen, man nimmt überhaupt am besten ein Ionengitter, wo die Ionen so stark wie möglich geladen sind, wieder zum Vermeiden von Kriechströmen„ z. B. Li Fl. Man könnte aber auch im „tragenden Kristall” Höhlen erzeugen, und die Chlorid-Ionen darin einsperren, auch könnte man so die Ionen zwingen, statt der 120°-Winkel solche von 90° und 180° zu erzeugen. Nur die Lösung mit den drei Natrium-Ionen ist realisierbar, denn es soll ja durch Diese Strom fließen.
• Röntgenstrahlung für den Nanotransistor
• Ich möchte zuerst einmal „Entwarnung” geben, für den Nanotransistor (siehe Früheres) sind Röntgenstrahlen wohl überflüssig. Die jeweiligen Ionen haben einen Radius von ca. 1 A, und dies ist auch die Wellenlänge von Strahlen des äußersten UV-Lichts, man kann also wohl mit diesem „arbeiten”.
• Es fragt sich aber doch, ob man bei Computer mit Röntgenstrahlen „arbeiten” kann. Nun, man kann zunächst einmal bei Röntgenstrahlen die Frequenz einigermaßen determinieren, bei Röntgenbremsstrahlung, man kann ja die Beschleunigungsspannung einstellen, wie man will. Man könnte mit einer Interferenz mehrere Röntgenstrahlen verschiedener Wellenlängen operieren, die Bits könnte man dadurch Festsetzen, dass, wenn eine Wellenlänge vorhanden ist, soll diese die „1” darstellen, andernfalls die „0”. Man bräuchte dann natürlich einen Filter, der die jeweiligen Wellenlängen wieder herausfiltert, als einen derartigen Filter kann ein sinnreich Aufgebauter Kristall dienen, der gewisse Röntgenstrahlen in bestimmte Richtungen reflektiert.
• Man könnte die Bits aber noch einfacher darstellen, die „1” kann heißen, das überhaupt Strahlung auf den Nanotransistor fällt, (bzw. auf ein an diesen angeschlossenes Gerät)., und die „0”, dass dies nicht der Fall ist. Natürlich müssten auch die Röntgenstrahlung hierbei in die erforderlichen elektrischen Felder umgewandelt werden, wie dies zu machen wäre (wenn es überhaupt nötig wäre) weiß ich nicht. Man bräuchte dann allerdings Vorrichtungen, um den Röntgenstrahl zu unterbrechen, abzuschalten. Man könnte hier an einen Kristall denken (einen sehr dünnen), der Netzebenen aus jeweils zwei verschiedenen Atomen hat, die eine Atomsorte repräsentiert die „1”, die andere die „0”, beide Sorten ergeben jeweils verschiedene Signale für den Nanotransistor. Diese Methode wäre ziemlich aufwändig und langsam, es gibt aber noch eine andere: Man regt mithilfe von elektrischem Strom Atome zu einem Zustand an, in dem sie Röntgenstrahlung der gewünschten Frequenz ausstrahlen können (und hierbei natürlich wieder in den energetisch niedrigeren Zustand zerfallen). Dann löst man die angeregten Atomkerne mit Strahlung geeigneter Wellenlänge aus. Man regt natürlich nicht alle Kerne an, sondern nur solche, die eine „1” darstellen sollen. Ich möchte noch bemerken, dass man zwar die Phase von Röntgenlicht nicht exakt einstellen kann, man kann aber wohl erreichen, dass viele derartigen Photonen immer dieselbe Wellenlänge haben – mit dem Röntgenlaser.
• Aufbau von sehr vielen RTM's
• Es wurde schon geschrieben, dass man die RTM's mit einem einzelnen RTM herstellen kann, ebenso kann man Computerschaltungen herstellen, und zwar umso schneller, je mehr RTM's man einsetzt. Die Herstellung des ersten Plättchens mit RTM's würde aber, wenn man sie mit einem einzelnen RTM machte, wirklich astronomische lange Zeiten erfordern: wenn man auf jedes hundertste Atom ein RTM setzen würde, der Abstand der Atome 2A wäre, und man 1 sec zur Herstellung eines RTM's benötigen würde, so müsste man pro cm² 2 mal 5 mal 10 hoch 13 RTM's herstellen und bräuchte hierzu 2 mal 5 mal 10 hoch 13 sec, das wären 800.000 Jahre. Nun, hier hilft das Sogenannte „Potenzierungsverfahren”: man nimmt zuerst ein einzelnes RTM und stellt mit diesem, sagen wir, 100 RTM's her. Dies dauert, vielleicht ein paar Stunden. Dann nimmt man diese 100 RTM's und stellt mit diese 1.000 neue her. Da jedes RTM gleichviele neue RTM's, als 100 neue, erzeugen soll, dauert dies dieselbe Zeit wie oben. Man sieht schon, wie diese weitergeht: man erzeugt nacheinander 1 Million, 100 Millionen, etc., RTM's. Die Herstellung von 10 hoch 10 RTM's dauert auf diese Weise nur 5 mal die Zeit für die Herstellung der ersten 100 RTM's. Natürlich müssen nicht nur die RTM's hergestellt werden, sondern auch deren „Verkabelung”. Die Potenz wurde hier – willkürlich – als 100 angesetzt, es könnte aber in der Praxis so sein, dass eine andere „Potenz” günstiger ist, man müsste das ausprobieren oder berechnen, auf jeden Fall geht es auf diese Weise genügend schnell. Wenn man auf diese Weise eine ausreichende Menge an RTM's zusammen hat, wird man diese dazu verwenden, um viele neue Plättchen – alle mit derselben Menge von RTM's – herzustellen, und nicht mehr weiter „potenzieren”.
• RTM: gezieltes Absetzen der Atome
• Man will – zum Aufbau von Computerschaltungen – die Atome mit dem RTM An den „richtigen Stellen” absetzen, damit die Schaltung auch stimmt. Hierzu muss man die Zahl der „Hubbel” abzählen, also der Atome im Kristall. Man kann aber wohl nicht gleichzeitigt ein Atom mitführen, welches man an der Stelle absetzen will, dieses sitzt ja lose auf dem RTM. Es bleibt also nichts anderes übrig, als ein RTM mit „Doppelspitze” anzuwenden, die eine Spitze zählt die Atome, die andere nimmt das abzusetzende Atom auf (und setzt es dann am richtigen Ort ab). Die RTM-Spitze für die Absetzung muss vertikal beweglich sein, währen des Abzählvorgans muss sie in der Stellung „oben” sein (damit sie dem Abzählen nicht in die Quere kommt), während des Vorgangs des Absetzens natürlich in der Stellung „unten”, sonst könnte das RTM das Atom ja gar nicht absetzen. Diese „vertikale Beweglichkeit” könnte natürlich durch einen Piezoelektreten bewirkt werden, Damit da obige „bewegliche Stäbchen” nicht aus dem RTM herausfällt, könnte man es mit Ringen fixieren. Da zwischen beiden „Spitzen” ein gewisser Abstand herrscht, müsste man diesen einberechnen, d. h. man zählt zwei- oder mehr – Atome weiter als bis zur Absetzstelle (falls dieser Abstand 2 Atome – oder mehr – ist).
• Wenn die RTM's gut gebaut sind, genügt schon ein einzelnes RTM zur genauen Ortsbestimmung.
• Verdrahtung der RTM's
• Die RTM's müssen noch verdrahtet werden, ansonsten könnte man ihnen ja nicht „sagen”, ob sie in einer Position ein Atom absetzen sollen – oder nicht. Die Verdrahtung geschieht nun folgendermaßen: Die RTM's sitzen auf bestimmten Stellen (mit jeweils gleichen Abständen) auf einem sehr dünnen Plättchen, der „Deckplatte”, durch diese werden, an den jeweiligen Stellen, Löcher gebohrt, – bzw. mit einer Nadel gestochen, auch diese Nanobohrer – bzw. Nadeln – werden mit den RTM's hergestellt, – einfach als Bohrer bzw. Nadeln in Nanoformat, durch diese Löcher werden nun die Drähte hindurchgeführt, diese stehen, zumindest am Anfang, senkrecht auf der Deckplatte, man kann die später auch in andere Richtungen führen, und muss sie dann allerdings alle um den betreffenden Winkel knicken. Die Drähte sollen genau so dick sein, dass sie die Nachrichten korrekt übertragen können, wie dick sie mindestens sein müssen, wird das Experiment zeigen. Die Herstellung der Drähte und ihrer Isolierungen geschieht ebenfalls mit dem RTM. Die Drähte müssen gegeneinander also isoliert werden, damit die Informationen nicht durcheinander geraten, hierzu kann ein möglichst gutes Isolationsmaterial dienen, die Drähte hingegen sollen aus einem Material bestehen, das den Strom gut leitet. Es ist nicht unbedingt nötig, dass jeder Draht seine eigene Hülle aus Nichtleitern hat, es können alle Drähte eine gemeinsame Hülle haben, nur müsste man darauf achten, dass die jeweiligen Drähte sich nicht zu nahe kommen, da dass sich die jeweiligen Signale nicht stören. Je „besser” die Leiter bzw. die Isolatoren sind, desto dünner können die Drähte bzw. Isolierschichten sein.
• Man kann wohl die Verdrahtung auch so ähnlich machen, wie man dies bei Millipede (Nr. 2) gemacht hat. Ich weiss nicht, wie man sie dort gemacht hat, es sind aber beide Anordnungen sich ziemlich ähnlich: Viele „Spitzen” in regelmäßigen Abständen.
• Organisation der Produktion der RTM's
• Die großen Mengen von RTM's werden wohl am besten wie folgt hergestellt: zunächst müssen mit einem RTM deren 100 hergestellt werden, sie werden so produziert, dass sie schon eng beieinanderliegen, so eng, wie man sie am Ende haben will, also in Abständen von ein paar Atomlagen, Dann stellt man mit diesen 100 RTM's ein Plättchen von neuen RTM's nacheinander und jeweils nebeneinander her, bis man die 10.000 RTM's beieinander hat, dieses Verfahren wird dann mit den 10.000 fortgesetzt, etc. siehe früheres. Man nimmt hier am besten mehrfache RTM's (siehe Nr. 3), man kann diese mehrfachen RTM's so produzieren, dass sich die „Wandungen” von deren „Hohlräumen” überlappen, dass also die Wände und Hohlräume sich abwechseln, man spart so Platz, weil so eine Wand dann zu zwei nebeneinander liegenden RTM's gehört, natürlich muss auch jedes dieser RTM's einen eigenen Kolben haben, der die at-Atome herausdrückt. Außerdem kann man die RTM's wohl so produzieren, dass sie alle gleich aussehen und aus denselben Atomen in derselben Anordnung besehen, man kann dann also sämtliche RTM's mit denselben „Signalen” (siehe S. 2) herstellen, man braucht also nur ein einzelnes Signal über die Drähte in alle dies RTM's einzuspeisen, bzw. dieses Signal mehrfach. Was sich allerdings jeweils unterscheidet, ist die Art der Verdrahtung, hier muss man jeweils andere Signale losschicken. Auch die „Bohrer” bzw. „Nadeln” (S. 15) sind alle von gleicher Gestalt und können mit identischen Signalen produziert werden.
• Mehrfach RTM, II
• Ein mehrfaches RTM soll dazu fähig sein, mehrere Atome auf einmal zu „laden”, aufzunehmen und nach und nach wieder abzusetzen, um Schaltungen aller Arten zu basteln, auch Computerspeicher (man kann diese auch mit „einfachen” RTM 's bauen, dies dauert aber langer). Ein derartiges RTM hat also einen Hohlraum, in dem die abzusetzenden Atome sich befinden, sie werden von einem „Nanokolben” sukzessive herausgedrückt, dieser kann auf piezoelektrische Weise bewegt werden, oder durch „magnetische Anziehung” (siehe Früheres). Der „Atomspeicher” muss unten spitz zulaufen, damit sich die Atome nicht in ihm stauen. Es ist eine nicht triviale Frage, wie viele Atome der Speicher aufnehmen können soll, er darf nicht zu viele aufnehmen, sonst muss er zu groß sein, wenn er andererseits zu klein ist, muss das RTM zu oft zwischen dem „Atom-pool” und der zu produzierenden Schaltung hin – und herpendeln...
• Es ergibt sich noch das Problem, wie das RTM die betreffenden Atome aufnehmen soll (hierüber wurde geschrieben, Nr. 1). Die Atome dürfen nicht zu fest an den Untergrund gebunden sein, sonst kann das RTM sie nicht abreißen. Sie müssen also entweder in Form eines Dampfes vorliegen – dies hat den Nachteil, dass sie dann eine geringe Dichte aufweisen – oder sie müssen auf der Unterlage aufliegen ohne stark gebunden zu sein. Sind dort einmal zu wenig Atome, so kann man vielleicht eine neue Schicht „aufdampfen”. Man könnte dann den Versuch machen, die Atome einfach einzusaugen, wie man Flüssigkeiten durch ein Zelluloidröhrchen einsaugt – ich weiß nicht, ob das gelingen wird. Geht dies nicht, so kann man unten am RTM einen Magneten anbringen, der die Atome anzieht und in dem Röhrchen höher hinauf transportiert, natürlich muss hierzu der Kolben „ganz oben” sein.
• Das mehrfache RTM sieht also ungefähr so aus, wie die Spritzen, die die Ärzte benutzen. Man kann also oben am Kolben sowie oben und unten am Gehäuse auch Sensoren (elektrische Kreiskäufe) anbringen, und auf diese Weise feststellen, ob das RTM voll geladen oderkomplett leer ist.
• Dekohärenz nur während der Rechnungszeit.
• Ein großes Problem bei den Quantencomputern ist die Dekohärenz: der Computer gerät, sozusagen, aus dem Takt und produziert nur noch unsinnige Ergebnisse. Man will darum Quantencomputer haben, die eine Dekohärenzzeit aufweisen, bis ultimo, also bis zum Jüngsten Tag. Für die Praxis ist dies aber überflüssig, es genügt, wenn die Dekohärenzzeit so lange ist, wie die jeweilige Rechnung erfordert. Natürlich müsste man in einem solchen Fall die Kohärenz jeweils nach dem Ende der Rechnung wiederherstellen, dies sollte als möglichst einfach sein, außerdem bräuchte man einen Sensor, der erkennt, wann die Dekohärenz eingetreten ist (damit man nicht falsche Ergebnisse für wahr hält), der Sensor sollte auch erkennen, ob die Dekohärenz vor – oder nach dem Ende der Rechnung eingetreten ist. Außerdem müsste man vor jeder Rechnung abschätzen, wie lange diese in etwa dauern würde, um dem Sensor einen konkreten „Zeit-wert” für das Rechnungsende liefern zu können. Die Dekohärenzzeiten von Quantencomputer dauern typischerweise 10 hoch minus 8 sec, für einen „Rechnungsschritt” könnte man die Zeit abschätzen, in der das Photon die Strecke von einem Atom im Kristall zum nächsten zurücklegt, also ca 10 hoch minus 14 sec, man kann also in etwa 10 hoch 6 Rechnungsschritte bis zur Dekohärenzzeit vornehmen, neuerdings hat man wohl noch höhere Dekohärenzzeiten erreicht. Man kann also heute schon 10 hoch 6 Rechnungsschritte durchführen, dies ist nicht wenig. Wenn es gelänge, bei Zwischenschritten die jeweilige Zwischenergebnisse jeweils abzulegen und zu „retten”, solange zu speichern, bis man jeweils die Dekohärenz wieder hergestellt hat, und sie dann wieder eingeben könnte, dann könnte man sogar mit derartigen rudimentären Quantencomputern beliebig lange Rechnungen durchführen. Es ist aber nicht einfach, derartige „gemischten Zuständen” abzulesen und zu konservieren, vielleicht gelingt es mithilfe von „Verschränkungen”, verschränkte Atomen. Man kann dann entweder die verschränkten Atome als neue Atome in den Quantencomputer einsetzen, oder mithilfe dieser Atome die ursprünglichen wieder so zu verschränken, dass diese die ursprünglichen Zwischenergebnisse aufweisen, und dann weiterzurechnen.
• Aufbau von Atom-pools
• Hierzu wäre zunächst zu sagen, dass die Atome im Atom-pool nicht zu stark aneinander gebunden sein sollen – damit das RTM sie auch „loseisen” und aufnehmen kann, Dies ist ein chemisches Problem, man braucht also geeignete Kristalle und Moleküle, hier kenne ich mich schlecht aus.
• Sodann wäre zu sagen, dass der Atom-pool sich innerhalb der Vakuumkammer befinden muss, wo auch das RTM stationiert ist, ohne Vakuum funktioniert das RTM ja nicht. Wie bekommt man die jeweiligen Kristalle in die Kammer, ohne diese zu öffnen? Man könnte hier an poröse Wände denken, deren Poren groß genug sind, um die ad-Atome „passieren zu lassen”, die Luftmoleküle aber nicht. Man könnte auch „Nanoventil” verwenden, die man öffnet, um die ad-Atome Durchzulassen, und die man dann nach Gebrauch wieder schließt, ich wüsste allerdings nicht, wie sich so etwas konstruieren ließe.
• Ich gebe jetzt das an, was ich für die beste Lösung halte: man legt einen „möglichst großen” Atom-pool an, einen der lange vorhält mit dem man große „Strukturen erzeugen kann, zumindest so groß, wie man sie haben möchte, und noch darüber hinaus. In den meisten Fällen will man ja mit dem RTM's nur eine einzige Schaltung ausdrucken, und diese unverändert lassen, man will sie höchstens dann verändern, wenn an ihr etwas defekt gegangen ist, was nicht so oft vorkommt, und will mit dieser Schaltung dann lange Zeit „arbeiten”, man hat also keine Veranlassung, andauernd neue at-Atome zu verbrauchen. Wenn doch einmal der Umstand auftreten würde, dass man etwas verändern wollte, und man im Pool keine Atome mehr hätte, so wäre man allerdings gezwungen, die Vakuumkammer zu öffnen, einen neuen Atom-pool einzuführen, sie wieder zu schließen, und wieder leer zu pumpen. Das dürfte aber so gut wie nie vorkommen, denn auch evtle. Defekte in der Schaltung betreffen im allgemeinen nur wenige Atome.
• Man wendet hier am besten mal wieder das Prinzip des Drehschränkchens an, und Klappt entweder den Atom-pool oder den Rahmen mit den RTM's hinein oder hinaus. Bei Atom-pools mit verschiedenen Atomen klappt man jeweils den passenden hinein und hinaus. Man braucht hier also eine „Schachtel” wie in Nr. 3.
• Computerspeicher – mit vielen RTM's
• Man kann einen Computerspeicher umso schneller komplett auslesen, je mehr RTM's man benutzt. Die Formel hierfür ist: t = to N/n, hierbei ist to die Zeit, die es braucht, um die RTM's um eine Atomdicke zu verschieben, (piezoelektrisch), und die dortige Information auszulesen, N ist die Anzahl der Auszulesenden Bits (Speichergröße) und n die Anzahl der RTM's, t ist die Gesamtzeit für die „Auslesung”. Natürlich geht auch das „Ausdrucken” von integrierten Schaltkreisen, also von Computern, umso schneller, je mehr RTM's man dafür hat. Man kann aber die RTM's nicht beliebig dicht packen, da diese ja zumindest einen Draht intus haben müssen, der die jeweiligen Informationen weiterleitet, der „gegenseitige Abstand” der RTM's muss also mehrere Atomlagen betragen.
• Es ist aber möglich, furchtbar viel Information auszulesen, und zwar ohne das RTM piezoelektrisch zu bewegen. Hierzu nehme ich zunächst an, der atomare Abstand der RTM's betrage 10 Atomlagen (zur Veranschaulichung, er kann auch anders sein). Ich lege dann das erste Bit der Information in das „Eckatom” in der ersten Zeile und Spalte, das zweite in die elfte Spalte der ersten Zeile, das nächste in die 21.te Spalte der ersten Zeile. Ist man auf diese Weise am Ende der ersten Zeile angelangt, so legt man die nächste Information in die betreffenden Spalten der 11. Zeile, etc.. Ist man auf diese Weise am Ende des Speichers angekommen, do muss man doch das RTM bewegen, auf die zweite Seite, und schreibt dann die nächste Information in die zweite, zwölfte, 22.te, etc. Spalte. Die Einzelnen RTM's liegen ja automatisch jeweils auf diesen Positionen, man kann also soviel Informationen ohne Bewegungen des RTM-Gitters schreiben bzw. auslesen. Auch muss man das RTM-Gitter nicht sehr weit bewegen (maximal, nur maximal um den Abstand der RTM's).
• Es ist hier – wie bei allen Computerspeichern – das Beste, man speichert die Information möglichst in der Reihenfolge, wie man sie braucht. Natürlich geht die Information bzw. die Variablen durcheinander, aber z. B. bei Unterprogrammen bzw. Schleifen ist die Abfolge der Informationen doch immer dieselbe.
• Aufbau des Atom-pools II
• Es stellt sich noch die Frage, wie genau man den Atom-pool nun aufbaut. Nun, die Atome sollen im Pool einigermaßen in Kristall-form fest gebunden sein, damit sie sich nicht „selbstständig machen” und ins Vakuum abdriften, andererseits aber auch nicht so fest, dass man sie nicht mit dem RTM herausreißen, aufnehmen könnte. Man könnt wohl in etlichen Fällen die Atome einfach auf einer Unterlage „aufdampfen”, falls dies nicht geht, wüsste ich keine andere Methode. Man braucht selbstverständlich mehrere derartiger Atom-pools – für jede Atomsorte einen anderen, es kann auch Moleküle geben, die oft gebraucht werden, andererseits auch kristallisieren können – auch von diesen könnte man einen Pool anlegen, einen „Molekül-pool”, man könnte diese Pools übereinander oder nebeneinander anlegen. Damit die Atome im Pool zeitweise stark gebunden sind, und später wieder nicht, (dann, wenn man sie aufnehmen will), könnte man Magnetfelder anlegen bzw wieder abschalten. Das Entscheidende an der Sache ist es aber, zu kontrollieren, ob die RTM's alle tatsächlich ein Atom – oder Molekül – aus dem Pool aufgenommen haben, wenn sie dies nicht haben, können sie auch keines absetzen und die gewünschten Anlagen nicht aufbauen. Um dies zu kontrollieren, könnte man am vorne am RTM zwei Elektroden installieren, durch die normalerweise kein Strom fließt, sondern nur, wenn ein aufgenommenes at-Atom eine elektrische Verbindung zwischen ihnen herstellt.
• Herstellung von RTM's – mit dem RTM
• sDas RTM kann so gut wie alles herstellen – darunter auch weitere RTM's derselben Sorte und von gleichem Aufbau, es ist also ein „atomarer Replikator”. Dies könnte z. B. wie folgt aussehen: zunächst einmal wäre die Spitze zu produzieren – hier nimmt man am besten einen „pyramidenförmigen” Festkörper. Die Art der Pyramide hängt von der Art des jeweils verwendeten Kristalles ab, man könnte hier drei – vier oder sechsseitige Pyramiden verwenden – je nach Art des eingesetzten Kristalls. Man kann auch einen kubisch-raumzentrierten Kristall verwenden, bei diesem sitzt das Atom der Spitze dann innerhalb des „Würfels” der anderen Kristalle. Man geht so vor, dass man zwei parallele Unterlagen anwendet, zuerst stellt man auf einer der Unterlagen ein einzelnes RTM her, mit diesem produziert man dann auf der anderen 100 RTM's (oder eine andere, günstigere Zahl), mit diesen dann wieder auf der einen 10.000 RTM's. etc. (siehe S. 16). Natürlich muss man die RTM's auch noch entsprechend verdrahten (siehe früheres, man könnte die RTM's auch noch verdrahten wie beim Milliped-system, Nr. 2, außerdem braucht man für jedes RTM auch noch einen Piezoelektreten, diese werden auf ähnliche Art und Weise hergestellt, wenn man ein „mehrfaches RTM” haben will, muss man für jedes von ihnen auch noch einen „Kolben” herstellen, mit derselben Methode. Wenn man so genügend RTM's beisammen hat, kann man Schaltungen aller Art schaffen. – oder einen „atomaren Speicher” (siehe Nr. 1)
• Nochmal: Aufbau der RTM's
• Was zunächst die „Formen” der RTM's anbelangt, so sind diese fast identisch, d. h. sie bestehen jeweils aus ganz denselben Arten von Atomen in ganz derselben Anordnung, der einzige Unterschied zwischen ihnen ist der Ort auf dem Kristallgitter, und auch die Verdrahtung ist unterschiedlich, aber ansonsten kann man für alle RTM's das gleiche Programm (Unterprogramm) verwenden. Es sollen die Atome einerseits in den Atom-pools locker gebunden sein, und andererseits in den RTM's sehr fest, wie ist so etwas möglich? Nun, es gibt zwei Lösungen: manche Kristalle sind fest, wenn man ein elektrisches bzw. magnetisches Feld in ihnen anlegt, und andernfalls sind sie locker gebunden, man könnte derartige Kristalle nehmen. Es gibt auch Atomsorten, die beide getrennt jeweils einen lockeren Kristall ergeben, bringt man sie aber zusammen, so erzeugen sie einen festen Kristall, vielleicht z. B. durch Ionenbindung. Der Kristall des Atom-pools braucht nicht „ganz locker” zu sein, sondern nur so locker, dass man einzelne Atome aus ihm herausziehen kann. Es ergibt sich dann noch das Problem, dass das RTM des aufgenommene Atom auch absetzen soll (an der richtigen Stelle) und man kontrollieren will, ab das Atom auch richtig abgesetzt wurde? Nun, hier hilft dieselbe Vorrichtung, mit der man schon das Aufnehmen des Atoms dokumentiert hat, man legt eine Leitung an mit zwei Elektroden (im Nanoformat): befindet sich zwischen diesen beiden ein Atom, so fließt Strom, durch die Leitung, ist keines da, so fließt auch kein Strom.
• RTM: Fixierung der Spins
• Wenn man auf einer Blochsphäre (Nr. 5) Informationen speichern will, so müssen die Spinänderungen durch Wechselwirkungen aller Arten mit der Umwelt möglich gering sein, man müsste also die Spins am besten fixieren, so dass sie sich bei allen möglichen „”Störungen” nur wenig ändern. Es gibt also eine Methode für eine solche Fixierung, und zwar geht diese mithilfe von starken Magnetfeldern, die Energie für Spinänderungen aller Arten geht normalerweise linear mit der Stärke des Magnetfelds, je stärker also das Magnetfeld, desto weniger ändert ein energetischer Vorgang den Spin. Man kann heute schon starke Magnetfelder erzeugen. Das fragliche Magnetfeld soll mit dem RTM erzeugt oder zumindest übertragen werden, da die Anordnung von räumlicher Natur ist, bräuchte es hier zu wohl nicht eines, sondern drei Magnetfelder, die sich jeweils kreuzen sollen. Natürlich sollte es möglich sein, die Magnetfelder auch abzustellen, falls man will, dass die jeweiligen Teilchen (Proton, Elektron, usw.) eine definierte Wechselwirkung ausführen sollen. Das Ablesen der Spin-werte der Teilchen geschieht dann wohl am besten auch mit RTM's, die man von der anderen Seite heranführt, hier würden vielleicht schon zwei solcher Apparate genügen. Natürlich kann man die Spins auch dadurch „festigen”, dass man alle Wechselwirkungen möglichst „abschaltet”, oder man kann beides kombinieren, man kann energiereiche Partikel auf andere Weise abfangen (siehe späteres), und dafür sorgen, dass die energieärmeren Partikel (z. B. Gravitonen und Phononen) den Spin nicht allzu sehr verändern.
• Sensor für Dekohärenz
• Es kann immer wieder vorkommen, dass Teilchen in einem Quantencomputer ihre Dekohärenz verlieren und so für die weitere Rechnung untauglich werden. In diesem Fall will man für die betreffenden Teilchen eine Warnung haben, um sie zukünftig oder temporär von der Rechnung auszuschließen und eventuell deren Zwischenergebnisse durch Verschränkung mit anderen Teilchen „retten”. Es gibt also solche „Sensoren für die Dekohärenz”, wie man sie sich wünscht, derartige Teilchen ändern nämlich in definierter Weise ihren Spin oder auch ihre Ladung oder Position. Alle diese Änderungen kann man mit definierten RTM's detektieren je nachdem, mit was man rechnet, Spinänderungen ändern auch das Magnetfeld und können mit einem spinpolarisierten RTM entdeckt werden, Ort- und Ladungsänderungen mit einem normalen RTM. In allen diesen gibt es auch „erwünschte Änderungen”, die sich aus den Rechnungen ergeben, die man machen möchte, diese Zustandsänderungen Ergeben aber andere Stromstöße in den RTM's und müssen von den unerwünschten unterschieden werden. Es gibt eine weitere Möglichkeit: man weiß ungefähr, wie lange die Dekohärenzzeit eines quantisierten Systems dauert, und könnte diese Zeit mit einer Uhr messen, man nimmt hier am besten nicht die volle Zeit, sondern deren Hälfte oder wenigstens 2/3, man könnte auch Beides miteinander kombinieren, und die Rechnung jeweils dann unterbrechen, wenn die betreffende Zeit vergangen oder zu viele Atome dekohärent geworden sind, man braucht natürlich für jedes Teilchen einen „Extrasensor”, nach jeder solchen Unterbrechung stellt Man die Dekohärenz wieder her, setzt die Zwischenergebnisse wieder ein (mithilfe Verschränkung) und rechnet weiter. Es ist bei Quantencomputern auch eine Parallelverarbeitung mehrerer Rechnungen möglich, man kann hier beli8ebig viele Rechnungen paarallel verarbeiten (mit einem hinreichend großen Quantencomputer), dies dauert dann nur solange, als die „längste Rechnung” das parallel zu verarbeitende System dauert, man kann also dies Alles durchaus innerhalb der Dekohärenzzeit machen.
• Mehrfaches RTM, III
• Die erste Methode für eine „Ladung” des mehrfachen RTM's ist, glaube ich, die, dass man besagte Atome von hinten her in das RTM hineinpresst, und zwar sollen besagte Atome im Aggregatszustand einer Flüssigkeit vorliegen, sie sind dann nicht „hart gebunden”, so dass man sie nicht aus einem Kristall herausreißen muss, andrerseits schwirren sie auch nicht im Raum herum wie Gas, und auch ihre Dichte ist größer als die des gasförmigen. Zustands. Man braucht also geeignete Flüssigkeiten. Es wurde schon vorgeschlagen, dass man für die „atomaren Transistoren” möglichst „harte Ionenkristalle” nehmen soll – nun, Lithium und Natrium wären auch hier wohl brauchbar, sie werden bei ca. 150°C flüssig, während chlor und Fluor bei 0°C flüssig sind, und die hieraus hergestellten Kristalle erst bei ca 800°C flüssig werden, es bestünde also keine Gefahr, dass diese Elemente das hieraus produzierte Salz zum Schmelzen bringen. Man setzt also die mehrfachen RTM's auf einer „Grundplatte” auf, und bohrt in diese Platte hinten ein Loch hinein, (siehe Früheres), durch das man die betreffenden Flüssigkeiten hineinpresst. Natürlich müsste dann das untere Ende des RTM's geschlossen werden, damit die Flüssigkeit dort nicht hinausläuft, ebenso müsste man den Kolben aus dem RTM herausnehmen und später wieder hineinstecken. zum Verschluss könnte ein Klappventil dienen, oder, wenn man die RTM's auf zwei gegenüberliegenden Grundplatten bauen will, dann lässt man die Spitzen des RTM's jeweils auf der Grundplatte 2 aufliegen. Es wäre auch möglich, eine Gruppe der RTM's aus Na Cl, die andere aus Li Fl zu bauen, damit die jeweiligen Atome nicht an den RTM's kleben bleiben (weil es dieselben sind).
• Nochmal Quantencomputer
• Bei einem Quantencomputer will man wissen, was bei einer Überlagerung von Zuständen herauskommt. bzw. auf welche Art und Weise die Zustande überlagert sind. Eine derartige Überlagerung von Zuständen zeigt sich nur während des Prozesses der Verschränkung, infolgedessen muss man zur Detektion dieser Überlagerungen die Teilchen während des Vorgangs der Verschränkung beobachten, und sehen, was dabei herauskommt. Ich mache außerdem einen Unterschied zwischen „aktiver” und „passiver” Beobachtung. Bei der aktiven Beobachtung kracht das Teilchen auf eine Prellplatte oder einen Leuchtschirm, hierbei wird sein Impuls gleich auf 0 herabgedrückt, ebenso seine Energie, und ein Teil seiner Energie wird auch dazu verwandt, um eine Fotoplatte zu schwärzen bzw. vom Leuchtschirm Photonen auszulösen. Es sollte klar sein, dass sich bei einer so rabiaten Beobachtungsmethode auch der Spin und andere Eigenschaften des Partikels ändern (was sie ja auch tun), außerdem hat ein so rüde gestopptes Partikel nur eine beschränkte Anzahl von Möglichkeiten für seine Zustände, ein Spin – ½ – Teilchen hat also nur zwei solche Möglichkeiten für seinen Spin, Spin-up und Spin-down. Man braucht also eine ”gar nicht rabiate” Beobachtungsmethode, um genauer zu sehen, an welcher Stelle der Blochsphäre (Nr. 5) sichder Spin eines Teilchens tatsächlich befindet. Als einen hierzu geeignetenKandidaten möchte ich al wieder das RTM vorschlagen, bzw. deren Mehrere, an verschiedenen Seiten desjenigen Partikels, dessen Spin man genauer messen will, natürlich braucht man ein spinpolarisiertes RTM, und man beobachtet dann jeweils, welche Stromstöße an derartigen RTM's auftreten, wenn die Partikeln jeweils gerade verschränkt werden, man kann wahrscheinlich auch berechnen, was theoretisch hierbei herauskommen müsste, falls es eine bestimmte Art der Überlagerung von Zuständen gibt, bzw. man kann dies bei allen diesen Überlagerungen ausrechnen, und mit dem vergleichen, was man beobachtet. Die RTM's werden auf die sich überlagernden Partikeln wohl nicht, einwirken und sie verändern, falls man nicht Ströme hindurchschickt. Man könnte auch versuchen, die beobachtenden RTM's zu „eichen”: man stellt hierzu definierte Arten von Überlagerungen her, und beobachtet, welche Signale diese in den RTM's ergeben. Ich weiß nicht, ob man auf diese Art und Weise beliebige Überlagerungen experimentell herstellen kann, ob man dies überhaupt tun kann, aber man kann auf alle Fälle wenigstens „nicht-überlagerte” Zustände herstellen, eben, indem man die Teilchen auf die obige Prellplatte„”krachen” lässt, auf diese Weise ist also eine teilweise Eichung möglich.
• Wozu ist nun ein verbesserter Computer zu gebrauchen?
• Es ist so, dass der Umfang der Daten, die in den Computer verarbeitet werden müssen, immer mehr anschwillt, für die „neuen Daten” braucht man also einen weiteren Speicherplatz. Mit den herkömmlichen Speichern, gelingt die Unterbringung der Daten nur unvollkommen, vor allem würde die Zugriffszeit auf die jeweils gewünschten Daten immer mehr anwachsen, auch will man doch möglichst viele Daten auf einem Haufen, und nicht in 100 Speichern nachsehen wollen, wo etwas „steht”. In Wirtschaft und Wissenschaft hat man also immer mehr Daten, ebenso im Umweltschutz, dieser würde auf jeden Fall schlechter gelingen, wenn man diese Daten nicht hätte und sie auch nicht schnell genug verarbeiten könnte. Hier spielt ein weiterer Gesichtspunkt hinein: es muss auch furchtbar viel gerechnet werden, z. B. um die Genauigkeit von Rechnungen aller Art zu erhöhen, in Mathematik, Physik, Chemie, etc... In vielen Gebieten sind die Rechenergebnisse in numerischen Reihen aller Art angegeben, die Genauigkeit steigt dann mit der Anzahl der mitgenommenen Reihenglieder, andererseits erhöht sich hiermit auch der Rechenaufwand. Viele Ergebnisse können mit den derzeitigen Rechnern entweder gar nicht oder doch zu ungenau berechnet werden. Man erfindet auch immer komplexere und realistischere Computerspiele, und hierfür ist mehr Rechenaufwand nötig.
• Ein Quantencomputer kann auch zur Simulation der Elektronenwellenfunktion von Molekülen dienen, auf diese Weise könnte z. B. die Umweltschädlichkeit von Molekülen vielleicht erkannt werden.
• Literaturliste
• Nr. 1: C. Hiller Gebrauchsmuster, Nr. 202011102 584.9, Steigerung der Kapazität von Computerspeichern
• Nr. 2: Boeing, Nano?! Rowohlt Verlag Berlin 2004
• Nr. 3: C. Hiller, Gebrauchsmuster Nr. 202012012564,8, Steigerung der Kapazität von Datenleistungen und Computerspeichern
• Nr. 4: C. Hiller, Gebrauchsmuster Nr., 202014010328, Steigerung der Kapazität von Computer
• Nr. 5: Neilsen/Chuang, Quantum Information and Quantum Computation, Cambridge University Press, 2000

Claims (1)

1. Die weitere Steigerung der Effektivität von Computer geschieht dadurch das 1. man einen Draht- oder einen Widerstand aus einer Kette von Atomen herstellen kann, Kondensatoren bestehen aus zwei T-förmigen Drähten, Induktivitäten aus „magnetischen” Drähten (z. B. Eisen) 2. man mehrfach RTM's produziert, mit überlappenden Wanden, diese RTM's haben alle dieselbe Gestalt und können alle mit denselben Signalen aufgebaut werden 3. beim Quantencomputer braucht man die Dekohärenz nur solange aufrechtzuerhalten, als die jeweilige Rechnung dauert. Man müsste sie, falls die dann verlorengeht, für weitere Rechnungen wieder herstellen und Zwischenergebnisse „retten”, indem man sie speichert, z. B. mit verschränkten Atomen 4. im „Ruhestand” steht jedes der RTM's auf einer bestimmten Position. Man muss die Information also geschickter Weise so verteilen, dass sie nacheinander an allen diesen Positionen lokalisiert ist und man sie so (teilweise) gewinnen kann, ohne die RTM's zu bewegen. Man sollte die Information auch möglichst in der Reihenfolge speichern, in der man sie benötigt. 5. ein RTM kann weitere Exemplare seiner selbst herstellen (ist also ein Replikator), die Spitze des RTM könnte man in Form einer Festkörper-Pyramide herstellen. 6. man stellt die richtigen molekularen Verbindungen mit dem Replikator dadurch her, dass man die neu hinzuzufügenden Atome im richtigen Winkel an die schon entstandenen „Teilmoleküle” heranführt und die benötigten Elektronen im richtigen Winkel „hin sprüht”. 7. ein „Nanotransistor” besteht z. B. aus drei Natriumionen und einem Chlorid-Ion, man kann auch Lithium oder Fluorid nehmen, oder andere „harte” Ionen Kristalle. Der Strom fließt hier nur, wenn durch beide Eingänge (Natriumionen) jeweils ein Elektron fließt. 8. man kann kontrollieren, ob ein Atom vom RTM abgesetzt bzw. aufgenommen wurde, indem man an der Spitze 2 Elektroden anbringt, ist ein Atom dazwischen, so fließt Strom, andernfalls nicht. 9. man braucht wohl ein RTM mit Doppelspitze, eine zum Abzählen und eine zum Absetzen der Atome 10. Sensor für Dekohärenz könnte z. B. eine spinpolarisiertes RTM sein, dieses erzeugt ein Signal bei Zustandsänderung eines nahen Atoms, oder man kann mit einer genauen Uhr die Dekohärenzzeit abmessen (und dann die Rechnung stoppen) 11. bei sich kreuzenden Drähten legt man über den „unteren Draht” Isolatoratome Und über diese dann die „obere Leitung”, bei diagonalen Leitungen kann man dieses z. B. in Form eines „L” legen, oder in der Gangart des Läufers im Schach 12. die Spins auf einer Blochsphäre ließen sich vielleicht durch starke Magnetfelder Fixieren, die von RTM's erzeugt oder vermittelt werden. 13. wenn es wegen „Quantendreckeffekten” nicht möglich ist, die Drähte aus jeweils einer Kette bzw. die Transistoren aus einem Atom herzustellen, dann muss man entsprechend mehr Ketten bzw. Atome nehmen. 14. um einen Spinzustand auf der Blochsphäre zu detektieren, beobachtet man ihn dann, wenn er zu sehen ist, also während der Verschränkung der Atome, und zwar mittels „passiver Beobachtung”, also mittels eines RTM's geeigneter Art, bei welchem die Verschränkung einen geeigneten Stromstoß auslöst.