Процессор на сверхпроводниках

06.01.2021

Исследователи из Йокогамского национального университета в Японии разработали прототип микропроцессора с использованием сверхпроводниковых компонентов, которые примерно в 80 раз более энергоэффективны, чем современные полупроводниковые устройства, традиционно используемые в современных микропроцессорах. Разработка может помочь снизить потребление ЦОД и сетевой инфраструктуры, которая скоро будет требовать до половины вырабатываемой человеком энергии.

Считается, что сегодня телекоммуникации и ЦОД потребляют около 10 % вырабатываемой человечеством электроэнергии. Если ничего не менять в технологиях производства чипов, то через десять лет, как считают специалисты, информационно-телекоммуникационная отрасль будет потреблять до половины всей генерируемой энергии (а кто-то опасается, что проблемой энергетиков станут электромобили). Беда в том, что работа современной электронной базы все еще сопровождается огромными потерями из-за вырабатываемого тепла, утечек и беспечных программистов.

Японские разработчики решили бороться с проблемой в корне. Раз современные процессоры и архитектуры неэффективны, то надо все начать сначала и даже отказаться от транзистора. Заменить этот элемент ученые из Японии предлагают элементом, придуманным в этой стране около 70 лет назад - это параметрон, который переключается из состояния 0 в состояние 1 благодаря смене фазы внутренней частоты, которую он сам поддерживает. В пятидесятые годы прошлого века в Японии параметроны пришли на замену вакуумной лампе в ЭВМ, пока мир не покорили более простые и надежные полупроводниковые транзисторы.

В отличие от транзистора параметрон не боится сверхнизких температур, ведь он работает на других принципах. В компании NEC, например, на параметронах создают квантовые вычислители. В то же время ученые из Йокогамского национального университета использовали параметрон в качестве базового элемента для обычной классической или почти классической вычислительной архитектуры. Первым опытным изделием ученых стал 4-битный микропроцессор, который доказал свою способность выполнять команды и хранить данные.

Новая цифровая структура названа адиабатическим квантово-потоковым параметроном (AQFP), а процессор назван MANA (Монолитная архитектура адиабатической интеграции, Monolithic Adiabatic iNtegration Architecture). Работает этот микропроцессор при охлаждении до температуры 4,2K или -269 °C. Как утверждают ученые, даже с учетом расходов на охлаждение данный микропроцессор показывает 80-кратное превосходство в эффективности расчетов над современными полупроводниковыми схемами.

<< Назад: Квантовая телепортация на 44 км 06.01.2021

>> Вперед: Новая мембрана удешевит фильтрацию воды 05.01.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Мозга способен запоминать иностранные слова во сне 19.06.2023 Недавние исследования, проведенные учеными Бернского университета, подтвердили интересную возможность мозга: способность запоминать иностранные слова во время сна. Легенда о том, что сон может способствовать более эффективному обучению, получила научное подтверждение, хотя ученые остаются скептически настроенными в отношении этого утверждения. Тем не менее, есть определенные свидетельства того, что мозг способен обрабатывать и сохранять информацию, полученную в определенных фазах сна. Исследователи сфокусировались на медленно волновом сне, особенно на его первой фазе. В этот момент мозг проходит через короткие периоды активности и спадов, которые длится около 30 секунд. Команда ученых, во главе с Флавио Шмидигом, разработала алгоритм, который позволяет предсказывать точные моменты наступления следующего пика и спада мозговых волн на основе данных электроэнцефалографии. Этот алгоритм использовался для проведения экспериментов на 30 добровольцах, которые спали в лаборатории и были носителями немецкого языка. Во время эксперимента добровольцам проигрывали короткие двусложные слова. Одно слово звучало в их одно ухо на немецком языке, а "перевод" этого слова, представляющий собой случайный набор слогов, не существующих в реальности, звучал в другое ухо. Такой подход исключал возможное влияние предыдущего знакомства с иностранными языками. Половина добровольцев слушала эти слова во время пиков активности мозга, а другая половина - в периоды спадов. Всего каждое слово проигрывалось четырежды, а выбор слов охватывал три категории: животные, места и инструменты. Через 12 часов проводилась проверка эффективности этого обучения. Добровольцам снова проигрывали "переведенное" слово и просили отнести его к одной из трех категорий. Ожидаемо, при случайном ответе вероятность правильного выбора составила около 33 процентов, и именно такой результат продемонстрировала группа, которая слушала слова во время пиков активности мозга. Вторая группа, которая слушала слова в периоды спадов, показала незначительно более высокий результат - 37 процентов, что почти не отличается от случайного угадывания. Однако при повторной проверке через 24 часа эта группа продемонстрировала лучшие результаты, достигнув 41 процента правильных ответов. Статистический анализ подтвердил, что эти результаты не могут быть простым случайным явлением. Исследователи пришли к выводу, что запоминание действительно происходит, когда слова воспроизводятся во время коротких спадов мозговой активности в начальный период глубокого сна. Однако эффект этого запоминания оказался умеренным, и его значение в обучении остается относительно невеликим. Он скорее демонстрирует сам факт способности мозга воспринимать и сохранять новую информацию во время сна, но маловероятно, что это станет значительной помощью в образовательном процессе.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026