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:

Возвращение к физическим кнопкам вместо сенсорных экранов 10.10.2024

В последние годы сенсорные экраны стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, распространяясь повсюду - от смартфонов и ноутбуков до автомобилей и бытовой техники. Однако сейчас многие производители начинают пересматривать свою приверженность сенсорам и возвращаются к традиционным физическим кнопкам. Основной причиной этого шага является неудобство и потенциальные риски, которые несут сенсорные технологии, особенно в таких сферах, как автомобили. Одним из ключевых факторов популярности сенсорных экранов стала их низкая стоимость. Сенсорные панели стали настолько доступными, что производители предпочитают их даже в устройствах, где физические кнопки были бы более подходящими. Как отметил глава компании Copper Сэм Калиш, сенсорные экраны изначально продвигались не ради удобства, а из-за экономической целесообразности. Это привело к их распространению в таких областях, где они не всегда эффективны или безопасны. Особенно ярко это проявляется в автомобильной индустрии. Сенсор ...>>

Морская возобновляемая энергия для миллионов семей 10.10.2024

Морская возобновляемая энергия, обладающая огромным потенциалом для производства чистой и устойчивой энергии, способна обеспечить электричеством миллионы домов по всему миру. В отличие от солнечной и ветровой энергии, ее уникальное преимущество заключается в доступности круглосуточно, что делает ее особенно привлекательной для исследования и внедрения. Одним из ключевых шагов на пути к массовому использованию этой энергии стало создание инструмента Marine and Hydrokinetic Toolkit (MHKiT). Этот проект был разработан Национальной лабораторией возобновляемой энергии (NREL), Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией (PNNL) и Национальными лабораториями Сандия (Sandia) в США и нацелен на то, чтобы помочь исследователям использовать морскую энергию для обеспечения около 22 миллионов домов. Морская возобновляемая энергия включает использование океанских волн, приливов, подводных течений и даже температурных градиентов для выработки электричества. Важной особенностью этой энер ...>>

Белые крыши снижают температуру в городе 09.10.2024

С нарастающим климатическим кризисом и экстремальными волнами жары, города по всему миру сталкиваются с перегревом. Для людей и животных это становится серьезным испытанием. В поиске решений для борьбы с растущей температурой британские ученые обнаружили удивительно простое и эффективное средство - окрашивание крыш в белый цвет. Это может помочь городам снизить температуру воздуха на 2 градуса Цельсия, что станет спасением от жары без необходимости ждать годы, пока вырастут деревья и создадут тень. Недавние исследования показали, что изменения климата ведут к увеличению засух и повышению температур. В Лондоне, как и во многих других крупных городах мира, к середине этого столетия ожидается повышение средней температуры на 3 градуса Цельсия. Этот рост температуры уже ощущается сегодня: прошедшее лето стало самым жарким за всю историю наблюдений, что подчеркивает необходимость принятия срочных мер. Исследовательская группа под руководством Оскара Брусса, преподавателя Лондонского у ...>>

Часы CASIO G-SHOCK GMD-S5610IT 09.10.2024

Компания CASIO представила новую лимитированную модель часов G-SHOCK GMD-S5610IT, разработанную в сотрудничестве с популярной K-pop группой ITZY. Эта модель, сочетающая в себе прочность, функциональность и яркий дизайн, адресована как фанатам группы, так и любителям стильных и надежных аксессуаров. Часы GMD-S5610IT доступны в пяти цветах - лавандовом, розовом, желтом, зеленом и синем. Каждый цвет был выбран не случайно и символизирует индивидуальные черты каждой участницы ITZY. Особенной деталью этой модели стал рисунок сердца, который появляется при включении светодиодной подсветки. Этот элемент вдохновлен популярной позой, которую ITZY часто демонстрируют в финале своих выступлений, что делает часы еще более близкими поклонникам группы. На циферблате сверху расположены пять звезд, выполненных с помощью зеркальных чернил, что символизирует яркость и популярность всех участниц ITZY на мировой сцене. Еще одной уникальной деталью является выгравировка автографов участниц группы на ...>>

Выхлопные газы особенно опасны для женщин 08.10.2024

С каждым годом проблема загрязнения воздуха становится все более актуальной, и выхлопные газы автомобилей играют в этом процессе далеко не последнюю роль. Новое исследование, проведенное канадскими учеными, выявило, что выхлопные газы представляют собой повышенный риск для здоровья женщин, особенно в контексте сердечно-сосудистых заболеваний. Это открытие подчеркивает необходимость пересмотра подходов к охране окружающей среды и здоровья населения. Исследования показывают, что выхлопные газы не только наносят вред экологии, но и существенно влияют на здоровье человека. В последние годы в странах Европы и других регионах наблюдается ужесточение экологических норм, связанных с автомобильными выхлопами. Однако новое исследование ставит акцент на том, что выхлопные газы оказывают более негативное воздействие на женщин, чем на мужчин. В ходе эксперимента, проведенного исследователями из Университета Манитобы, группа из пяти мужчин и пяти женщин подвергалась воздействию выхлопных газов ...>>

Случайная новость из Архива Биохимическая перезагрузка глаза: лечение слепоты 14.04.2017 Светочувствительные пигменты, которые находят у всех, от бактерий до позвоночных, можно с помощью биомеханических манипуляций перезагрузить и тем самым восстановить людям зрение. Ученые Медицинской школы Западного резерва, США использовали модифицированную форму витамина А, чтобы инициировать механизм перезагрузки и снова запустить протеины, необходимые для человеческого зрения. Намеченным протеином был светочувствительный родопсин, который принадлежит к семейству протеинов, находящихся в клеточных мембранах и передающих внешний сигнал во внутреннюю клеточную систему. Открытие дает новые возможности для создания модифицированных сетчаток, которые будут улучшать зрение. Открытие углубляется в биохимию зрения, в том, почему химическая конфигурация сетчатки важна для восприятия света человека. Люди видят с помощью крайне чувствительного протеина, родопсина, которые прикрепляется к ретинальным молекулам для восприятия света. Фотоны света входят в глаз и поглощаются ретинально-родопсиновым комплексом, активируя каскад нисходящих сигналов, которые и составляют зрение. Особенно важно, что сетчатка ждет свет в одной химической конфигурации, а после поглощения переходит в другую под названием полностью-транс-ретиналь. Но эта трансформация однонаправленная, и чтобы вернуть сетчатку в первую конфигурацию необходимо множество специализированных протеинов. Унаследованные мутации в любом из них могут вызвать дегенеративные заболевания сетчатки. Исследователи, которые хотят излечить подобные болезни, должны или выправить или обойти измененные протеины. Исследователи открыли самообновляющийся механизм в коровьем родопсине, который чрезвычайно похож на человеческий. Они использовали очищенные протеины в лаборатории, чтобы показать, как их модифицированная сетчатка связывается с коровьим родопсином, успешно активирует человеческие протеины при попадании света, а после передачи сигнала с помощью только термальной энергии медленно возвращается к неактивной форме, которая может быть повторно реактивирована фотонами. Открытие предполагает, что молекулы сетчатки со специфической химической структурой могут стимулировать родопсин, нужный для человеческого зрения, а значит, мутировавшие протеины можно обойти и вернуть людям зрение.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2024