Supravadošā niobija mikroshēma sagrauj silīcija enerģijas patēriņa standartus

Runājot par energoefektivitāti, mūsdienu datori patērē par aptuveni astoņām kārtām vairāk nekā teorētiskais minimums. Skaidrs, ka ir vietas uzlabojumiem.

Šodien Kventins Hers un draugi no Northrop Grumman Systems Baltimorā atklāj supravadošu loģisko ierīci, kas patērē 300 reizes mazāk enerģijas nekā parastās silīcija mikroshēmas. Tas būs šoks mikroshēmu ražotājiem, kuru mēģinājumi uzlabot energoefektivitāti ir bāli.

Protams, palīdz fizikas likumi. Parastā tranzistora izkliedētā jauda ir atkarīga no tā izmēra un materiāla, no kura tas ir izgatavots.

Salīdzinājumam, enerģiju, ko izkliedē supravadītāja ekvivalents, Džozefsona krustojums, nosaka tikai termiskais troksnis, un sistēma ir pilnīgi brīva no traucējošās pretestības, kas patērē enerģiju parastajās ierīcēs.

Lai to izmantotu, Herr un co izstrādāja un izveidoja jauna veida ierīci, kas pazīstama kā savstarpēja kvantu loģikas mikroshēma. Viņu supravadītāja mikroshēma ir izgatavota no niobija, darbojas ar 4,2 kelviniem un sastāv no 1600 Džozefsona krustojumiem.

Viņi saka, ka tas var darboties ar takts frekvenci 6 Ghz ar 6 mW barošanas avotu, ka ir iespējami ātrāki ātrumi un ka šī veiktspēja var tikt mērogota līdz mikroshēmām ar miljonu savienojumu. Un tas tiek darīts ar bitu kļūdu līmeni, kas ir mazāks par 10^-40. Tas praktiski nav nekas.

Bet žokļa pilinātājs ir enerģijas patēriņš, kas ir tikai trīs kārtas virs teorētiskās robežas.

Protams, tas nav sienas kontaktdakšas enerģijas patēriņš, jo ir jāņem vērā lielās dzesēšanas izmaksas. Bet pat tad, ja tā ir, Herr un co saka, ka jaunā ierīce pārspēj silīcija enerģijas patēriņu par koeficientu 300. Tas padara supravadītāja loģiku par vilinošu iespēju augstākās klases skaitļošanai, par kuru rēķini par enerģiju ir ievērojamas izmaksas. 2007. gadā ASV Vides aizsardzības aģentūra aprēķināja, ka serveri un datu centri ASV patērē aptuveni 12 GW jaudas, kas atbilst 25 spēkstaciju jaudai. Samazinot to par 300, tiktu ietaupīti daži dolāri. Niobijs piedāvā arī interesantu papildus. Tas, protams, ir izturīgs pret starojumu, kas nozīmē, ka šīs mikroshēmas varētu būt īpaši piemērotas darbam kosmosā vai citās ļoti radioaktīvās vidēs. Tas ir veids, kas var palīdzēt radīt militāro finansējumu. Patiešām, Herr un co darbu daļēji finansēja Defense MicroElectronics Activity, militārās pētniecības organizācija, kas atrodas Sakramento. Interesanti, ka ierīci var arī viegli pārveidot darbam kvantu skaitļošanas režīmā, vienkārši atdzesējot to līdz dažiem milikeviniem. Tas varētu padarīt to par noderīgu atspēriena punktu kvantu tehnoloģiju virzienā. Tas, ka šī tehnoloģija ir nākusi no Northrop, ir pārsteigums. Šis ir uzņēmums, kas ražo bezpilota lidaparātus Global Hawk un bumbvedēju B-2, kā arī daudzas citas militārās tehnoloģijas. Tomēr Herra darbs pēkšņi padara viņu par spēlētāju nākamās paaudzes skaitļošanas pasaulē. Būs interesanti redzēt, kur tas nonāks Ref: arxiv.org/abs/1103.4269 : īpaši mazjaudas supravadītāju loģika Tagad varat sekot emuāram The Physics arXiv vietnē Twitter paslēpties