Nadprzewodzący chip niobu łamie krzemowe standardy zużycia energii

Jeśli chodzi o efektywność energetyczną, dzisiejsze komputery pochłaniają około ośmiu rzędów wielkości więcej niż teoretyczne minimum. Oczywiście jest miejsce na ulepszenia.

Dziś Quentin Herr i jego koledzy z Northrop Grumman Systems w Baltimore ujawniają nadprzewodnikowe urządzenie logiczne, które zużywa 300 razy mniej energii niż konwencjonalne chipy krzemowe. Będzie to szok dla producentów chipów, których próby poprawy efektywności energetycznej bledną w porównaniu.

Oczywiście pomagają prawa fizyki. Moc rozpraszana przez konwencjonalny tranzystor zależy od jego wielkości i materiału, z którego jest wykonany.

Dla porównania, energia rozpraszana przez odpowiednik nadprzewodzący, złącze Josephsona, jest określana tylko przez szum termiczny, a system jest całkowicie wolny od kłopotliwego oporu, który pochłania energię w konwencjonalnych urządzeniach.

Aby to wykorzystać, Herr i spółka opracowali i zbudowali nowy typ urządzenia, znany jako odwrotny układ logiki kwantowej. Ich nadprzewodnikowy chip jest wykonany z niobu, działa przy 4,2 kelwina i składa się z 1600 złączy Josephsona.

Mówią, że może działać z częstotliwością zegara 6 Ghz z zasilaczem o mocy 6 mW, że możliwe są szybsze prędkości i że ta wydajność może być skalowana do chipów z milionem złączy. I robi to z bitową stopą błędów mniejszą niż 10^-40. To praktycznie nic.

Ale zakraplacz szczęk to zużycie energii, które jest tylko trzy rzędy wielkości powyżej teoretycznego limitu.

Nie jest to oczywiście zużycie prądu przez wtyczkę, ponieważ należy wziąć pod uwagę wysokie koszty chłodzenia. Ale nawet jeśli tak jest, Herr i wsp. twierdzą, że nowe urządzenie 300-krotnie przewyższa zużycie energii przez krzem. To sprawia, że ​​nadprzewodnikowa logika jest kuszącą opcją dla zaawansowanych komputerów, za które rachunki za energię są sporym kosztem. W 2007 roku Agencja Ochrony Środowiska USA obliczyła, że ​​serwery i centra danych w USA zużywają około 12 GW mocy, co odpowiada mocy 25 elektrowni. Zmniejszenie tego o współczynnik 300 zaoszczędziłoby kilka dolarów. Niob oferuje również ciekawy dodatek. Są one naturalnie odporne na promieniowanie, co oznacza, że ​​chipy te mogą być szczególnie dobrze przystosowane do działania w kosmosie lub innych wysoce radioaktywnych środowiskach. To jest rodzaj rzeczy, które mogą pomóc w generowaniu funduszy wojskowych. Rzeczywiście, praca Herr i co była częściowo finansowana przez Defense MicroElectronics Activity, wojskową organizację badawczą z siedzibą w Sacramento. Co ciekawe, urządzenie można również łatwo przekonwertować do pracy w reżimie obliczeń kwantowych, po prostu schładzając je do kilku miliwików. To może sprawić, że będzie to przydatna odskocznia w kierunku technologii kwantowych. To, że ta technologia wyszła z Northrop, jest niespodzianką. To firma, która produkuje UAV Global Hawk i bombowiec B-2 wraz z wieloma innymi technologiami wojskowymi. Jednak praca Herr nagle czyni go graczem w świecie komputerów nowej generacji. Ciekawie będzie zobaczyć, dokąd to idzie. Ref: arxiv.org/abs/1103.4269 : Układ logiczny nadprzewodnika o bardzo niskim poborze mocy Możesz teraz śledzić blog The Physics arXiv na Świergot ukryć