Generic selectors
Exact matches only
Search in title
Search in content
Post Type Selectors
post

Egyszerű szupravezető eszköz drasztikusan csökkentheti a számítások energiafogyasztását

MEGOSZTÁS

Az adatközpontok egyre masszívabb energiafelhasználása részben a jelenlegi diódákkal magyarázható. Amerikai kutatók jóval hatékonyabb, szupravezető diódát fejlesztettek.

Képek: MIT, Flickr

 

A számítási rendszerekben mindenhol jelenlévő diódák az áram könnyű egyirányú áramlását biztosító eszközök (a másik irányba nem lehetséges). A modern félvezetős számítógép chipekben többmilliárd diódaszerű eszköz, tranzisztor található.

Mivel az elektromos ellenállás miatt nagyon felmelegedhetnek, nagykapacitású rendszerek hűtéséhez, például az adatközpontok mögötti csúcstechnológiákhoz, felhőszámításokhoz komoly energiamennyiség szükséges. Ezek a rendszerek a következő tíz évben a világ energiafogyasztásának közel húsz százalékát jelenthetik.

 

Miért jók a szupravezetők?

Az áramot remekül vezető, szupravezető anyagokból készült diódák iránt így törvényszerűen folyamatosan nő az igény. A szupravezetők bizonyos – a kritikus – hőmérséklet alatt ugyanis bármiféle ellenállás nélkül továbbítják az áramot, ezért pedig sokkal hatékonyabbak a hő formájában jelentős energiamennyiséget vesztő félvezetőknél.

Eddig a fizika tudományának bonyolult területeiből kiinduló, az „egzotikus fizikából” ismert megoldásokkal igyekeztek kezelni a problémát. Aztán az MIT (Massachusetts Institute of Technology) kutatói rájöttek, hogy a szupravezetők egyik mindenhol érzékelhető tulajdonságát kiaknázva, nagyon sima a megoldás.

Az áramot elektronikus készülékekben az eddigieknél sokkal hatékonyabban továbbító, egyszerű szupravezető eszközt fejlesztettek. A kapcsolószerű új dióda drasztikus mértékben csökkenti masszív számítási rendszerek energiafelhasználását, ráadásul a hagyományosabb technikáknál maradva, a fogyasztás folyamatosan nő.

 

A kezdeti fejlesztési stádiumban lévő új dióda több mint kétszer hatékonyabb még a hozzá leginkább hasonló technikáknál is. Robusztus, széles hőmérsékleti skálán funkcionál, a jövőre nézve pedig különösen bíztató, hogy kvantumszámítógépekbe is beintegrálható.

 

Legalább a felére csökkenhet a fogyasztás

Az MIT-s kutatók 2020-ban a Majorana-fermion (Majorana-részecske) néven ismert részecskepárt tanulmányozták. Egy ilyen fermion lényege, hogy saját maga antirészecskéje. A párok a kvantumszámítógépek építőkockái, a topológiai kvantumbitek (qubitek) új családjához vezethetnek.

Miközben a szupravezető diódákon töprengtek, rájöttek, hogy a Majorana-projekthez kialakított anyagplatform a diódaproblémára is használható. Iteratív módon, több diódát hoztak létre, a hatékonyság fokozatosan javult. Először vékony vanádiumréteggel dolgoztak, a Föld mágneses mezejéhez hasonló apró mágneses mezőre alkalmazva, és rögtön észlelték a dióda hatását.

Következő diódájuk ferromágneses, tehát mágneses mezőt alkotó, szigetelővel rétegzett, az elsőnél is hatékonyabb szupravezetőből állt. A hatékonyságot lépésről lépésre, húsz százalékról ötven felettire növelték.

Az újítás alapja – és az említett tulajdonság –, hogy ha a szupravezetők kicsi mágneses tér hatásainak vannak kitéve, akkor belső szuperáramot hoznak létre, amely mágneses fluxust indukálva, megtartja a szupravezető állapotot. A jelenség az emberi immunrendszer bakteriális és más kórokozók okozta fertőzések ellen küzdő antitest-kibocsátásához hasonló.

A kutatók másik fontos újítása a diódák oldalai közötti apró különbségeinek optimalizálása, ezzel érték el a hatékonyság szignifikáns növekedését.

IT EXPERTS-TECH LEADERS 2024 FELHŐ A JAVÁBÓL KONFERENCIA

ICT Global News

VIDEOGALÉRIA
FOTÓGALÉRIA

Legnépszerűbb cikkek

ICT Global News

Iratkozz fel a hírlevelünkre, hogy ne maradj le az IT legfontosabb híreiről!