新一代计算机有望依靠热能运行

　　一杯水太热，我们会等它放凉了再喝。但在不久的将来，这很可能被视为是浪费的表现，因为多余的热量将可能成为计算机的能源。请关注———

　　现在广泛使用的计算机是使用能控制电流的微电子元件来处理和传播信息的，在电子之后有人发现光子也可以传播和处理信息，以光子作为信息载体的新兴光子学工业和光子电脑也已开始成型。但科学家们并不满足：“光子之后呢？”他们大胆地提出，该是“声子”粉墨登场的时候了。

　　近日，新加坡国立大学物理系的李保文教授和王雷教授发现并证明，在晶体中传递热的振动也可用来传播和处理信息，这种振动量子叫“声子”，依据这个原理可以制造新一代“声子”计算机。

　　原理：以“声子”代替电子

　　李保文和王雷教授掌握了声子或热的传递，在理论上确立了热二极管、热晶体管和热逻辑门。二极管、晶体管和逻辑门是计算机处理信息的基本单元。在电二极管、电晶体管和电逻辑门中，电子的流动以“高电压”和“低电压”来表示，信息则以“0”和“1”来表示；而在热二极管、热晶体管和热逻辑门中，信息仍然是以“0”和“1”来表示。不同的是，“0”表示低温，“1”表示高温，信息的处理因此可以通过改变温度来控制。教授们称，这时电脑里流通的不再是电子，而是声子(其实质就是热)。用热来处理信息的电脑可以从环境中撷取热，而不需要大量电流，甚至根本不需要电流。

　　李保文指出，这项发明或许有一天可以用来处理，甚至应用多余的热能。换句话说，它最终或许能对解决全球暖化作出贡献；另外，如果能按照热二极管原理设计一种新的隔热材料，就可以让汽车或大厦不会吸收外在环境的热，从而降低车内或室内的空调能耗。

　　基础：构建“热逻辑门”

　　李保文和他的同事证明，把热晶体管按照不同的方式组合，可以得到电脑处理信息所需的各种热逻辑门。热逻辑门是“声子计算机”的基本构成元素，它本身的关键元素则是“热晶体管”。“热晶体管”是李保文和他的研究团队的开创性发明，它由两个弱耦合的终端和一个控制终端组成，能够担负和场效应晶体管 (也就是我们目前普遍使用的晶体管)控制和电流相类似的功能。这个发明为“声子计算机”的实现提供了理论基础。

　　来自美国Physorg科技网站的资料显示，按照李保文和他的同事提出的模型，热是由点阵振动制造的。当两个终端的振动范围重合时，他们的交迭就会产生热流。例如，当两个振动范围交迭时，热可以很容易地在两个终端间流动，代表着“开”；当振动范围并不交迭时，仅有极少量的热或没有热通过，代表着 “关”。当终端界面粒子的振动范围调和失谐时产生“负微分热阻”，制造出稳定的“开”和“关”状态，使热逻辑运行成为可能。