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电阻为零的超导微处理器问世 需保持-263℃以下超低温

发布日期: 2021年1月24日   浏览[29]

信息摘要:

时至今日,计算机使用了惊人的能量。根据最近的一项估计,单是数据中心就消耗了全球2%的电力,到本世纪末,这一数字预计将攀升至8%。

时至今日,计算机使用了惊人的能量。根据最近的一项估计,单是数据中心就消耗了全球2%的电力,到本世纪末,这一数字预计将攀升至8%。不过,为了扭转这一趋势,或许处于计算机世界中心的微处理器,可以以全新的方式进行流线型设计。

日本的一组研究人员将这一想法发挥到了极致,他们发明了一种超导微处理器MANA——它是一种电阻为零的微处理器,也是世界上第一个绝热超导体微处理器。上个月发表在IEEE《固体电路》(Solid-State Circuits)杂志上的一项研究描述了这种新型设备,这是同类设备中的第一个。

导体微处理器为提高计算效率提供了一种潜在的解决方案,但事实上,目前这些设计需要10开尔文(或-263摄氏度)以下的超冷温度。日本的研究小组试图创造一种绝热的超导体微处理器,这意味着,原则上,在计算过程中,能量不会从系统中获得或损失。

它由超导铌组成,并依赖于被称为绝热量子通量参数器(AQFPs)的硬件组件。每个AQFP由几个快速作用的约瑟夫森结开关组成,这些开关只需要很少的能量就可以支持超导体电子。MANA微处理器总共由2万多个约瑟夫森结(或1万多个AQFP)组成。

克里斯托弗·阿亚拉(Christopher Ayala)是日本横滨国立大学高级科学研究所的副教授,他帮助开发了这种新型微处理器。他解释说:“用于制造微处理器的AQFPs经过了优化,可以绝热运行,这样在时钟频率相对较低(约10ghz)的情况下,从电源中提取的能量可以被恢复。”“与传统超导体电子器件中数百千赫兹的频率相比,这个频率要低得多。”

然而,这并不意味着他们的新一代设备达到了10ghz的速度。在一份新闻声明中,Ayala补充道:“我们还在一个单独的芯片上展示了微处理器的数据处理部分可以工作在2.5 GHz的时钟频率上,这与当今的计算技术相当。我们甚至预计,随着我们对设计方法和实验装置的改进,这一频率将增加到5- 10ghz。”

由于MANA微处理器需要液态氦水平的温度,它更适合于数据中心和超级计算机等大型计算基础设施,在这些地方可以使用低温冷却系统。


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