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:

Донорское сердце способно быстро перенимать биологический возраст реципиента 12.10.2026

Возраст органов определяется не только количеством прожитых лет. На молекулярном уровне ткани могут стареть с разной скоростью, а после пересадки, как показывают новые эксперименты, их биологические характеристики способны заметно меняться под воздействием организма, в который они попадают. Исследователи из Бостона обнаружили, что молодые донорские сердца после трансплантации довольно быстро приобретают признаки биологического возраста реципиента, тогда как более старые органы могут, напротив, демонстрировать признаки омоложения. Чтобы оценить эти изменения, ученые применили три так называемых "часа старения" - молекулярных инструмента, позволяющих приблизительно определять биологический возраст клеток и тканей. В отличие от обычного календарного возраста, такие показатели отражают состояние организма на уровне определенных молекулярных изменений. Именно их анализ позволил специалистам проследить, как меняются пересаженные сердца спустя несколько месяцев после операции. Основные ...>>

Samsung Galaxy Buds On: клипсы с искусственным интеллектом вместо внутриканальных наушников 12.10.2026

Беспроводные наушники превратились в одно из самых привычных персональных электронных устройств, однако их конструкция по-прежнему во многом определяется необходимостью размещать излучатель внутри или непосредственно у слухового канала. Компания Samsung решила попробовать другой подход. Представленная модель Galaxy Buds On получила формат наушников-клипсов, которые закрепляются непосредственно на ухе и оставляют слуховой канал открытым. Samsung позиционирует новинку как устройство для продолжительного ношения, тренировок и прогулок, а также для ситуаций, когда пользователю важно одновременно слушать музыку и не терять связь с окружающей обстановкой. В отличие от традиционных внутриканальных моделей, Galaxy Buds On практически не изолируют человека от внешнего мира. При этом речь идет не об экспериментальном прототипе или утечке: официальная информация об устройстве уже опубликована в Samsung Newsroom. Открытая конструкция имеет и очевидный недостаток - добиться такой же глубины н ...>>

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива Электробус на водороде 06.12.2001 Использование водорода как топлива для средств транспорта - не новость. Но автобус, сконструированный международной компанией "Даймлер-Крайслер", отличается тем, что горючий газ не взрывается в цилиндрах его мотора, а тихо окисляется в топливной батарее, давая электричество, а уж оно вращает электромоторы, спрятанные в ступицах колес. Запаса водорода (баллоны установлены на крыше) хватает на 300 километров при скорости до 80 километров в час. Новинка испытывается сейчас в Гамбурге, Штутгарте, Лондоне, Амстердаме, Рейкьявике, Стокгольме и еще нескольких городах Европы.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026