Электроэнергия – движущая сила современного общества. На электричестве работает промышленное оборудование, бытовая техника и многочисленные гаджеты. В последнее же время этот список пополнили электромобили. Хоть электричество и стало панацеей в решении многочисленных технических проблем, его повсеместное использование принесло совершенно неожиданные результаты. Доля электроэнергии, потребляемой вычислительной техникой, сильно выросла. Решить эту проблему попытались учёные Йокогамского государственного университета, испытав процессор на полупроводниках.

Совершенно неожиданная проблема

Бытовая электронная техника далеко не самая мощная, суммарно она потребляет лишь небольшую часть электроэнергии в мировом масштабе. В сфере цифровой связи дела обстоят не так радужно. Уже сейчас на поддержание работы коммуникаций разного уровня и видов тратится примерно 10% вырабатываемой электроэнергии по всему миру. Пока что в этой сфере глобальных изменений не предвидится, поэтому учёные смогли сделать долгосрочный прогноз. Согласно ему, в 2030 году на поддержание работы оборудования во всём мире будет расходоваться более половины вырабатываемой электроэнергии. Эти цифры настолько внушительные, что в скором времени потребуется значительная модернизация системы электроснабжения, чтобы спасти её от сильных перегрузок.

Чтобы не допустить подобного развития событий, японские разработчики попытались найти решение этой проблемы в инновационных технологиях, а именно в использовании сверхпроводников. Сотрудники Йокогамского университета разработали на их основе совершенно новый электронный элемент - AQFP, адиабатический квантовый параметрон.

Процессоры на сверхпроводниках

Сверхпроводники – одна из наиболее интересных и перспективных технологий. Как оказалось, сверхохлаждённые материалы меняют свои свойства и ведут себя совершенно не так, как в обычном состоянии. Из этого можно извлечь определённую выгоду и использовать для создания новых технологий, ранее воспринимавшихся исключительно как фантастика. Японские учёные смогли на основе сверхпроводников создать прототип микропроцессора, работающий по аналогии с полупроводниковыми приборами.

Чтобы экспериментальный процессор смог работать в требуемом режиме, его пришлось охладить до -269 градусов Цельсия при помощи сжиженного газа. В ходе испытаний учёным удалось доказать, что созданный ими процессор может обрабатывать и хранить данные, то есть выполнять свои прямые функции. Как показал проведённый эксперимент, сверхпроводниковый процессор может работать на частоте 2,5 ГГц, что находится на уровне современных чипов на полупроводниках. Как ожидается, в дальнейшем можно будет нарастить частоту до 5-10 ГГц.

Главный результат, достигнутый в ходе эксперимента, касается энергоэффективности устройства. Даже с учётом энергетических затрат на охлаждение он потребовал в 80 раз меньше электроэнергии для работы по сравнению с аналогичным устройством на основе полупроводников. Доказав правильность своей идеи, учёные продолжили работу над новым видом процессоров. В дальнейших планах – создание полноценного процессора и компактного решения на его основе. Они пытаются в пределах одного чипа разместить как можно больше устройств. Новую технологию можно использовать также в квантовых системах и в оборудовании для искусственного интеллекта.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!