پردازش اطلاعات در ابعاد کوانتومی با استفاده از گیت های منطقی مولکولی: مروری بر تاریخچه، ویژگی ها و فناوری های مبتنی بر آن

در صنعت الکترونیک ثابت شده است که، پایین آوردن مقیاس قطعات سیلیکونی تا زیر nm10 و بسته بندی میلیون ها مورد از آن ها در یک تراشه ایده جالبی نخواهد بود. این امر به دلیل مصرف انرژی بالا، هزینه ساخت بالا، محدودیت های ناشی از مکانیک کوانتومی و دشواری های فنی است که مانع از کوچک تر شدن بیشتر افزاره های الکترونیکی می شوند. لذا، بایستی محققان به چیزی غیر از سیلیکون فکر کنند تا افزاره الکترونیکی با تراکم بسیار زیاد بسازند. از این رو، داده ورزی مولکولی، می تواند با بررسی و اکتشاف گستره وسیعی از ساختارهای مولکولی، جایگزین مناسبی برای منطق دیجیتال مرسوم ارایه دهد تا قادر به کدگذاری یا دست کاری موثر داده ها باشد. بنابراین، بسترهای مولکولی را می توان به عنوان افزاره های محاسباتی در نظر گرفت که براساس مجموعه ای از عملگرهای منطقی، ورودی های فیزیکی و شیمیایی را به خروجی های مطلوب تبدیل می کنند. این حوزه در زیرشاخه سخت افزار فناوری های محاسبات کوانتومی قرار می گیرد و بنابراین، ساخت     افزاره های الکترونیکی و حسگرهای مولکولی کارآمدتر تاثیرات مثبت معناداری بر توانمندی های دفاعی و امنیتی یک کشور دارند. در این مقاله مروری، ابتدا مختصری از تاریخچه افزاره های مولکولی ارایه می شود، چرا که آگاهی از سیر تحول یک موضوع علمی می تواند زمینه ساز پیشرفت اصولی تر باشد. در گام بعدی، دلایل اصلی تغییر رویکرد به سوی افزاره های مولکولی توضیح داده شده و با معرفی گیت های منطقی مورد استفاده، محدودیت های بنیادین و فنی حاکم بر ادوات کلاسیک ذکر می شوند. سپس، قابلیت های مختلف گیت های منطقی مولکولی در دو زمینه الکترونیک مولکولی و حسگرهای منطقی شیمیایی به تفصیل مورد بحث قرار گرفتند تا توانایی های مولکول ها در سامانه های محاسباتی مختلف اثبات شوند.