Absolute nolga yaqin ishlaydigan chip: Komp'yuter texnologiyalarida inqilob

Sizga bir qiziq holatni tasavvur qiling: biz komp'yuter chipi haqida gaplashyapmiz, u shu qadar sovuq ishlaydiki, Antarktida uning yonida cho'milish joyiga o'xshab qoladi. Aniqrog'i, 10 millikelvin — bu absolute nolga (butun olamdagi eng past harorat) atigi bir necha daraja qolgan holat.

Va eng qiziqarlisi shundaki, bu chip inson miya hujayralarining ishlash usulini takrorlaydi. Neyronlar kabi "spike" (zarba) qiladi, ammo u kremniy karbiddan yasalgan — elektr avtomobillarida ishlatiladigan bir xil materialdan. Hong Kong universiteti olimlari bir dona tranzistor shu dahshatli sovuqlikda miyaga o'xshash faoliyatni qayta ishlab chiqarishini ko'rsatdi.

Nima uchun bu muhim?

Kvant komp'yuterlari juda kuchli bo'lishi kerak, to'g'rimi? Lekin kam odam biladigan sirlardan biri bor: ularni boshqaradigan tizimlar unchalik mukammal emas.

Qubitlar — oddiy komp'yuter bitlarining kvant varianti — juda past haroratda ishlashi kerak. Ammo ularni boshqaradigan elektronika issiqlik chiqaradi. Ko'p issiqlik. Shu sababli hozirgi boshqaruv tizimlari kvant protsessoridan uzoqda turishi kerak. Aralash bug'doy, deyarli. Bu esa minglab metr simlarni talab qiladi va bu katta, kuchli kvant komp'yuterlar yaratishga to'siq bo'lib turibdi.

Yangi tadqiqot esa barchasini o'zgartirishi mumkin.

Kremniy karbidning siri

Professor Yuhao Zhang va uning jamoasi kremniy karbid MOSFETlarni 2 Kelvindan past sovutganda qiziqarli narsa sodir bo'lishini aniqladi. Material "manfiy differentsial qarshilik" effektini ko'rsatadi — ya'ni elektronlar biologik neyronlarning energiyatejamkor "spike" qilishini takrorlaydi. Eng yaxshisi — buning uchun qurilmaning o'zi issiqlik ishlab chiqarishi shart emas. Bu xatti-harakat materialning atom xususiyatlaridan kelib chiqadi, demak, u barqaror va takrorlanadigan.

Professor Zhangning so'zlariga ko'ra: "Kremniy karbidning noyob tashuvchi dinamikasidan foydalanib, an'anaviy elektronikaga nisbatan minglab marta energiyatejamkor sxemalar yaratish mumkin."

Minglab marta. Bir daqiqa o'ylab ko'ring.

Amaliy tomoni

Bu yerda men amaliy imkoniyatlarni yaxshi ko'raman. Kremniy karbid elektr avtomobillarida va elektr tarmoqlarida allaqachon keng ishlatiladi. Shu sababli bu kriogenik chiplarni mavjud zavodlarda 300 mm gofretlarda ishlab chiqarish mumkin. Biz yangi zavodlar qurish haqida emas, balki allaqachon katta hajmda mavjud texnologiyani moslashtirish haqida gaplashyapmiz.

Tadqiqotchilar shuningdek, bu sun'iy neyronlarni katta tarmoqlarga birlashtirish mumkinligini ko'rsatdi. Bu kriogenik haroratlarda ma'lumotlarni qayta ishlash imkonini beradi. Kvant xatolarini tuzatishni kuchaytiradi va real vaqtda kvant boshqaruvini ta'minlaydi — bular hozirgi texnologiya bilan juda qiyin.

Kosmik sarguzashtlar

Lekin meni haqiqatan ham hayratda qoldirgan narsa — bu kosmosga oid imkoniyatlar.

O'ylab ko'ring: bu sxemalar g'oyat sovuq muhitda ishonchli ishlash uchun yaratilgan. Oy sirtida yoki Quyosh tizimining uzoq burchaklarida — Yerdagi eng sovuq joylardan ham past haroratlarda. Kelajak kosmik zondlar va rovernlar shunday komp'yuter tizimlarini olib yurishi mumkinki, hozirgi elektronika bir zumda "o'ladi".

Albatta, biz hali boshida turibmiz. Bu tadqiqot allaqachon chop etilgan, lekin amaliy qo'llash uchun ko'p muhandislik ishlari kerak bo'ladi. Lekin asosiy yutuq — mainstream yarim o'tkazgich materiallari yordamida absolute nolga yaqin haroratlarda energiyatejamkor, miyaga o'xshash komp'yuter sxemalarini yaratishimiz mumkin — bu chinakam muhim.

Kvant komp'yuterlar sohasida yillar davomida "miqyosni oshirish" haqida ko'p gaplar bo'ldi. Eng katta to'siqlardan biri — issiqlik va simlash muammosi. Agar bu yondashuv boshqaruv elektronikasini kvant protsessorlariga yaqinlashtira olsa, biz hayotdagi eng katta, eng kuchli kvant tizimlarni ko'rishimiz mumkin.

Bu haqiqatan ham qiziq.

Sizningcha-chi? Kriogenik komp'yuterlar sizni hayratga soladimi, yoki "chipdagi miya" tomoni ko'proq qiziqtiradimi? Pastda o'y-fikringizni yozing — qaysi tomoni sizni eng ko'p qiziqtirdi, chinakam qiziq.