迷霧之光索

論: 聲子 = 溫子(溫度波動)?

圖1. 聲子 數學模式

圖2. 聲子行為模式.

圖3. 聲子=溫度波動, 與聲音光電同樣是波動

論: 聲子 = 溫子(溫度波動)?

討論:

今日大部分的電腦使用電子Electon來攜帶資訊，
理論上的光學電腦，使用光子photons。
最近新加坡提出第三類型電腦：聲子電腦phononic computer，用聲子phonons攜帶的熱，進行運算

邏輯閘，電腦最基本元素之一，由一個或多個邏輯輸入完成邏輯運算，以產生單一邏輯輸出。

電子邏輯閘中，輸入與輸出以不同的電壓來表示。熱邏輯閘中，輸入與輸出是以不同的溫度代表。

邏輯閘的關鍵元素熱電晶體(thermal transistor去年發明)，運作類似場效應電晶體如何控制電流。熱電晶體由二個終端所組成，它們弱耦合weakly coupled在一起，外加第三個控制終端。

如同其他理論性模式，使用熱浴來產生熱，是隨機的原子或分子移動，要導熱，溫度差就能導致熱傳導

在研究者的模型中，熱由晶格振動所傳導。當二個終端的振動範圍vibration spectra被結合，它們的疊加決定所謂的熱流heat current。

例如，當二個範圍疊加，熱可以輕易地在二個終端之間傳導，代表on。當振動範圍沒有重疊，只有少量的熱（或根本沒有熱）能夠通過，代表off。

負差動熱阻negative differential thermal resistance，NDTR會因為終端的界面粒子振動範圍相符／不符產生on與of」狀態，二者都很穩定，讓熱邏輯閘的運作成為可能。

這些邏輯閘功能全都只能在系統處於所謂的負或超響應super response時才能辦到，

大規模的溫度差（改變），將感應induce小熱流，這就是所謂「負差動熱阻」 NDTR 現象2006 年發現

熱電晶體的結合用來建造不同的熱邏輯閘，如訊號中繼器repeater，能將熱輸入數位化，當溫度高於或低於某一值輸出不是on就是off，沒中間狀況。由串接數個熱電晶體完成近乎理想中繼器。除訊號重現外，也示範 NOT 邏輯閘，能夠顛倒輸入的訊號，及用同樣的熱電晶體模型，製作出 AND/OR 邏輯閘。

當前模型只能展示熱邏輯閘的可行性，預測在奈米系統中將該裝置實驗性實現將不會太久。

另一個熱裝置，固態熱整流器solid-state thermal rectifier在 2006 年實驗成功在提出理論模型幾年後

聲子電腦優勢之一，是我們不需要消耗許多電力，用電子裝置或是大自然所產生多餘熱量，作些有用的工作。另一項優勢是，有一天人們能聰明地控制並使用熱，故能省下很多能源 -- 那是現今的大問題。

※ 最厲害的電腦是 DNA：

新聞摘要:

星科學家提聲子理論 透過溫度變化驅動電腦
 
中央社）新加坡兩位科學家提出「聲子」理論，認為可以利用晶體中的熱產生震動來傳遞資訊，讓未來的電腦不再需要電流驅動。這項新理論已在美著名學術刊物「物理評論快報」發表。

新加坡國立大學物理系教授李保文和王雷兩人，在「物理評論快報」（Physics Review Letters）發表的「聲子」理論，證實晶體傳遞熱的震動，可以傳播及處理資訊，這種震動被兩人稱為「聲子」。

他們兩人認為，透過這項特性，可以製造電腦所需的熱二極管、熱晶體管和熱邏輯元件。透過低溫來表達「零」、高溫表達「一」的方式來取代舊有電腦以高電壓和低電壓來表達「零」與「一」，同樣可以採溫度的變化來控制和傳遞資訊。

這項理論指出，「聲子電腦」若研製成功，驅動電腦就不需要再使用電，可改用溫度來控制與驅動電腦。而且，「聲子電腦」不會像目前使用電驅動的電腦那樣散發熱量，反而有可能從環境中吸取熱能。

兩位科學家認為，相關研究將更有效利用熱能帶來的新希望。包括按照熱二極體原理設計新的隔熱材料，可減少汽車和建築物與外在環境的熱交換，降低車內或室內的空調能源消耗，降低溫室效應等，最終可能對解決全球暖化做出貢獻。

李保文在這個領域已經從事長達十年的研究，一開始是為了解奈米結構等微世界內的熱如何傳導，最後和王雷一起提出「聲子」理論。970102