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:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Молоко начали пить на Урале 02.12.2005 По оценкам специалистов, более половины населения Земли неспособны во взрослом состоянии усваивать молоко. Детеныши всех млекопитающих обладают специальным ферментом для переваривания молочного сахара - лактозой. Но у большинства млекопитающих и у многих людей во взрослом состоянии ген производства лактозы отключается, и молоко перестает перевариваться. Группа финских биологов под руководством Лены Пелтонен из университета Хельсинки, проанализировав пробы ДНК разных народов с четырех континентов, пришла к выводу, что мутация, позволившая сохранить работоспособность гена лактозы у взрослых, произошла впервые у народов, живших между Уралом и Волгой. Случилось это 4800-6600 лет назад. Отсюда при переселениях народов полезный ген распространился в Европу(особенно на север Европы, где большинство населения хорошо усваивает молоко) и на Ближний Восток. Кроме любви к молоку эти народы принесли с собой языки, которые мы теперь называем индоевропейскими.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025