除了我們目前使用的電子計(jì)算機(jī)外，理論上還有使用光子的光學(xué)計(jì)算機(jī)。最近，物理學(xué)家又提出了第三種類型的計(jì)算機(jī)???聲子計(jì)算機(jī)。相對于電子計(jì)算機(jī)，聲子計(jì)算機(jī)則是利用聲子攜帶熱能來進(jìn)行運(yùn)算。在最新一期的《物理評論通訊》上，新加坡國立大學(xué)的研究人員描述了如何制作可用于未來聲子計(jì)算機(jī)的熱邏輯門。
　　熱通常在信息處理中被認(rèn)為是無益的，但新加坡國立大學(xué)的李寶文教授等研究人員發(fā)現(xiàn)，聲子在信息處理中具有和電子、光子相同的功能。邏輯門是計(jì)算機(jī)的基本單元之一，對一個(gè)或多個(gè)邏輯輸入進(jìn)行運(yùn)算產(chǎn)生單一的邏輯輸出。在電子邏輯門中，輸入和輸出用不同的電壓來表示。但是，在熱邏輯門中，輸入和輸出則是由不同的溫度來表示。它的關(guān)鍵單元是熱晶體管，這種熱晶體管由兩個(gè)弱耦合的終端和一個(gè)控制終端組成，工作原理類似于場效應(yīng)晶體管對電流的控制。
　　熱通過熱庫產(chǎn)生，熱庫是一種隨機(jī)的原子或分子運(yùn)動(dòng)。任何的溫差都將導(dǎo)致熱的傳導(dǎo)。在模型中，熱傳導(dǎo)通過晶格的振動(dòng)進(jìn)行，當(dāng)兩個(gè)終端的振動(dòng)頻譜結(jié)合時(shí)，它們的重疊決定了熱流。舉例來說，當(dāng)兩個(gè)振動(dòng)頻譜重疊時(shí)，終端間的熱傳導(dǎo)變得容易，這時(shí)代表著“開”的狀態(tài)。當(dāng)振動(dòng)頻譜不重疊時(shí)，只有極少熱量（或無熱量）在終端間傳輸，這時(shí)代表著“關(guān)”的狀態(tài)。終端界面粒子振動(dòng)頻譜的匹配與不匹配形成“負(fù)積分熱阻”，產(chǎn)生穩(wěn)定的“開”或“關(guān)”狀態(tài)，從而使熱邏輯運(yùn)算成為可能。
　　研究人員揭示了如何將熱晶體管結(jié)合起來構(gòu)建不同的熱邏輯門，如一個(gè)可將輸入信號數(shù)字化的信號中繼器。當(dāng)溫度高于或低于某個(gè)臨界值時(shí)，輸出要么是“開”，要么是“關(guān)”，不存在中間狀態(tài)。將這樣的系列熱晶體管連接起來，研究人員獲得了一個(gè)接近理想的中繼器。除了信號中繼器，研究人員用同樣的熱晶體管模型，也實(shí)現(xiàn)了非門和與非門功能。
　　研究人員預(yù)言這些模型器件在納米級系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)已為時(shí)不遠(yuǎn)。他們表示使用熱能的聲子計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于不需要大量電能，人們可以使用大自然或者其它電器中的冗余熱量來驅(qū)動(dòng)它。