基于分子的有限状态机

曼彻斯特大学的一个小型研究小组开发了一种技术，用于创建基于分子的有限状态机。他们的研究发表在《自然》杂志上。

在计算机科学中，有一种被称为图灵机的虚拟设备，由艾伦·图灵开发，作为设想计算系统如何工作的一种方式。它被描述为一种可以在磁带来回移动时在磁带上读取和写入符号的设备，由规定在给定场景下要做什么的规则控制。

还开发了图灵机的修改版本——称为有限状态机，它与图灵机相同，只是它只能沿一个方向移动并且只能读取，不能写入。在这项新工作中，研究人员创造了一种有限状态机的化学模拟物——一种能够沿着分子线移动并读取手性信息的轮烷。

轮烷是以某种方式成形的分子。在这种情况下，它的形状像一个 O 形环，顶部附有 Y 股。实际上，该分子被称为轮烷自动机。研究人员创建的版本有一个用作读数头的冠醚。自动机通过逐步拉动分子链通过其 O 形环来工作。因为它在链上的障碍物处停止和开始，所以它被称为棘轮。

快速分解的酸产生的 pH 脉冲打开了屏障，使自动机向前移动。自动机使用比链上下一个屏障更高的结合亲和力来拉动线(或者，在链保持静止时向前移动)。轮烷自动机能够使用圆二色性从线程中读取数据——线程的输出采用平衡三进制数字(“trits”)的形式。

如果化学家要达到创建分子计算机的目标，那么创建分子棘轮是许多需要实现的步骤之一。