Ein Computer aus Flüssigkristallen schwenkt die Berechnungen

Ein Vorschlag für einen Computer, der aus Flüssigkristallen besteht – ähnlich denen, die in LCD-Fernsehern zu finden sind –, der die Ausrichtung von Molekülen zum Speichern von Daten nutzt. Berechnungen können wie Wellen in einer Flüssigkeit aussehen

von Carmela Badavich Callahan

Wellen und Unvollkommenheiten in Flüssigkristallen, wie sie in Fernsehern zu finden sind, könnten zum Bau eines neuen Computertyps verwendet werden.

Žiga Kos von der Universität Ljubljana in Slowenien und Jorn Dunkel vom Massachusetts Institute of Technology haben Alternativen zu Grundbausteinen für Computer vorgeschlagen, die anstelle von Elektronik sogenannte nematische Flüssigkristalle verwenden.

Flüssigkristalle bestehen aus stäbchenförmigen Partikeln, die wie Flüssigkeiten herumwirbeln, und bei Nematoden sind die Partikel meist parallel zueinander. Bei Geräten wie Fernsehbildschirmen müssen Fremdmoleküle, die in die falsche Richtung weisen, während des Herstellungsprozesses entfernt werden, aber diese Unvollkommenheiten sind der Schlüssel zum Bau eines Flüssigkristallcomputers, sagt Koss.

In gewöhnlichen Computern werden Informationen als eine Folge von Bits gespeichert, elektronische Versionen von 1 und 0. In einem Flüssigkristallcomputer von Kos und Dunkel würden die Informationen stattdessen in eine Reihe fehlerhafter Richtungen übersetzt. Ein Flüssigkristalldefekt kann einen unterschiedlichen Wert für jeden unterschiedlichen Grad an Fehlausrichtung mit anderen Molekülen codieren.

Die elektrischen Felder können dann verwendet werden, um die Teilchen zu manipulieren, um grundlegende Berechnungen durchzuführen, ähnlich wie einfache Schaltkreise, sogenannte Logikgatter, in einem normalen Computer funktionieren. Die Berechnungen erscheinen auf dem vorgeschlagenen Computer als Wellen, die sich durch die Flüssigkeit ausbreiten.

Dunkel sagt, dass, weil ein Flüssigkristallcomputer nur Nullen und Einsen verwendet, einige seiner Berechnungen der Funktionsweise von Quantencomputern ähneln, da sie gleichzeitig mehr Informationen verarbeiten können als herkömmliche Computer. Insbesondere können Zustände verwendet werden, die weder vollständig Nullen noch vollständig Einsen sind, die in herkömmlichen Computern nicht gefunden werden. Da die Flüssigkristalltechnologie so weit fortgeschritten ist, dauert es möglicherweise nicht so lange, einen Computer daraus zu bauen, wie es für den Bau von Quantencomputern nötig wäre, sagt Dunkel.

Flüssigkristalle sind vertraute Materialien, weil wir so viel Zeit damit verbringen, auf Bildschirme zu schauen, sagt Thomas Machon von der University of Bristol in Großbritannien, aber die neue Studie zeigt, dass sie auf ganz andere Weise verwendet werden können – um Quantencomputer nachzuahmen.

Laut Koss haben andere Forscher Flüssigkristalldefekte bereits erfolgreich transportiert und sie in Experimenten mit elektrischen Feldern zu Mustern zusammengesetzt, sodass die grundlegende Technologie, um mit dem Bau eines nematischen Flüssigkristallcomputers zu beginnen, bereits vorhanden ist.