Хранение данных на одном электроне

25.07.2026

Исследователи из Университета Фудань в Шанхае сделали важный шаг в развитии памяти нового поколения. Им удалось создать двумерный флеш-чип, способный хранить информацию с помощью только одного электрона при комнатной температуре. Если технологию удастся довести до серийного производства, она может кардинально изменить индустрию электроники, сделав смартфоны более мощными и энергоэффективными. Одним из интересных последствий такого прорыва может стать возможность запускать сложные модели искусственного интеллекта непосредственно на мобильных устройствах, не обращаясь к удаленным дата-центрам.

Современные модули оперативной памяти и флэш-памяти выполняют две главные функции: хранят цифровую информацию и предотвращают ее потерю из-за электрических шумов. Для этого требуется большое количество электронов. По оценкам исследователей, для надежной записи только одного бита информации необходимо около 200 тысяч электронов. Именно поэтому современные чипы потребляют немало энергии, особенно при работе с искусственным интеллектом или большими массивами данных. Ученые уже давно пытались создать память, которая работала бы с минимальным количеством электронов, однако практическая реализация оставалась очень сложной.

Команда под руководством профессора микроэлектроники Чжоу Пэна предложила принципиально новый подход. Основой нового чипа стал графен - сверхтонкий двумерный материал с исключительными электрическими свойствами. Ученые сравнивают традиционный накопитель с большим резервуаром воды: увидеть эффект от одного электрона в такой системе почти столь же сложно, как заметить волну от одной капли в огромном озере. Чтобы решить эту проблему, исследователи изменили саму структуру накопителя. Новая конструкция более эффективно удерживает электроны внутри, а сигнал от одного электрона удалось существенно усилить. В ходе экспериментов величина сигнала достигала примерно 0,5 вольта. Для сравнения, большинство подобных экспериментальных систем демонстрировали лишь десятки милливольтов.

Свою разработку китайские ученые назвали Guiyi, что переводится как "возвращение к одному". Название происходит из буддийской философии, где существует изречение о том, что даже крохотное зернышко горчицы способно вместить огромную мифическую гору Сумеру. Эта идея символизирует способность малого содержать чрезвычайно большое. В случае нового чипа это означает, что один электрон может нести полноценную информацию. Помимо записи данных одним электроном, технология позволила подтвердить несколько важных квантовых эффектов, среди которых квантование программного напряжения, саморегулируемый процесс записи и возможность точнее считывать разные квантовые состояния. В перспективе это может означать еще большую плотность записи информации, чем в современных накопителях.

Наибольший интерес новая технология вызывает именно из-за потенциального применения в мобильных устройствах. Сегодня многие функции генеративного искусственного интеллекта работают через облачные серверы, ведь локальная память и процессоры смартфонов имеют ограничения по энергопотреблению. Если новые графеновые накопители смогут работать с минимальными затратами энергии, сложные модели ИИ можно будет запускать непосредственно на телефоне. Это обеспечит более быструю работу, меньшую зависимость от интернета и повышенный уровень конфиденциальности.

Несмотря на перспективные результаты, до массового производства еще остается несколько лет. Профессор Чжоу Пэн уже сообщил о намерении создать отдельную компанию, которая будет заниматься коммерциализацией технологии. По его оценкам, первые продукты могут появиться на рынке примерно через пять лет. Для этого необходимо наладить масштабное производство и интегрировать новую память в современную электронику. Новый чип стал продолжением предварительных разработок исследователей из Фуданьского университета. В прошлом году они представили PoX - самую быструю в мире энергонезависимую память, а затем создали платформу Changying, которая позволяет интегрировать двумерные графеновые чипы с традиционными кремниевыми микросхемами. Именно эта технология открыла путь к созданию первого в мире гибридного флеш-чипа, сочетающего графеновую и кремниевую архитектуру.

<< Назад: Обнаружена цепь галактик почти без темной материи 25.07.2026

>> Вперед: Автономный истребитель X-BAT 24.07.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

LG и Prime Video: студияная версия кинематографа 31.07.2026

Современные телевизоры предлагают множество режимов изображения, которые автоматически корректируют цвета, контраст и резкость. Однако создатели фильмов часто жалуются, что дополнительная обработка искажает их замысел. Новая функция, появившаяся на телевизорах LG, пытается решить эту проблему, передавая контроль над настройками непосредственно студии. LG и Prime Video запустили режим "Оригинал автора" - первую настройку изображения, которой управляет сама студия. Он доступен только на OLED evo 2026 модельного года. LG Electronics и Prime Video объявили о совместной инициативе, приуроченной к стриминговой премьере фильма "Властелины Вселенной". В рамках сотрудничества на телевизорах компании появились две новые функции - режим изображения "Оригинал автора" и голосовая команда для пульта Magic Remote. Ключевая новинка - режим "Оригинал автора", который в LG называют первым в области настройки изображения для стримингового контента. Его отличие от распространенного FILMMAKER MODE за ...>>

Астронавты на Марсе не смогут выжить даже в скафандрах 30.07.2026

Высадка людей на Марс остается одной из самых амбициозных целей космических агентств. Красная планета лишена пригодной для дыхания атмосферы и подвергается высокому уровню солнечной радиации, поэтому астронавты смогут находиться на ее поверхности только в специальных скафандрах. Однако новые исследования показывают, что даже самые современные космические костюмы могут оказаться непригодными для работы в условиях марсианской гравитации. По результатам испытаний стало ясно, что новые скафандры NASA не подходят для использования астронавтами на Красной планете. На Марсе отсутствует воздух, пригодный для дыхания, а также наблюдается высокий уровень солнечной радиации. Это лишь некоторые из многих факторов, которые усложнят нахождение людей на поверхности. Современные скафандры не рассчитаны на марсианскую гравитацию, составляющую примерно 38 процентов земной. Новейшее поколение костюмов просто слишком тяжелое для использования на Марсе, пишет Phys. Новая серия скафандров, которую раз ...>>

Случайная новость из Архива Синтетическое дерево не боится огня 20.08.2018 Группа китайских материаловедов получила материал, внешне и на уровне микроскопической структуры напоминающий дерево, сопоставимый с ним по прочности, но гораздо более устойчивый к воздействию высоких температур и кислот. Дерево - отличный материал: красивый, легкий, прочный, упругий и легкий в обработке, но не слишком долговечный и легковоспламенимый. На сегодняшний день существует ряд синтетических и полусинтетических материалов на основе дерева или имитирующих его состав и/или структуру - главным образом структуру клеточной стенки и более высокоуровневую структуру организации клеток в длинные волокна. Стенки клеток, составляющих ствол дерева, укреплены биополимерами - лигнином и гемицеллюлозами, которые и сообщают дереву его замечательные механические свойства. Ряд синтетических материалов на основе древесины получают, вводя в целлюлозный каркас синтетические полимеры. Такие материалы, как правило, бывают прочными и легко обрабатываются; их также ценят за способность разлагаться в почве, не нанося вреда окружающей среде. Однако такие материалы, как и натуральное дерево, боятся огня, воды и агрессивных сред. Существуют и материалы, имитирующие структуру древесины, но полностью состоящие из синтетических компонентов - в основном жаропрочной керамики; однако способы придания этим материалам структуры дерева (3D-печать или литье по технологии холодного отвердения, freeze casting) с трудом масштабируются и довольно дороги. Поэтому, хотя керамика с "древесной" структурой очень хорошо проявляет себя в тестах, массовое производство таких материалов пока остается делом будущего. Новый композитный материал представляет собой синтетический полимер резол со структурой, во многом схожей со структурой лигнина; при комнатной температуре резол кристаллизуется на полимерной матрице, связывается с рядом других синтетических компонентов и образует структуру, сходную с микроструктурой древесины; меняя набор вспомогательных компонентов, можно менять цвет и другие свойства готового материала.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026