写于 2018-12-24 02:18:01| 澳门金沙官方手机版| 澳门金沙手机客户端官方网站
<p>麻省理工学院的研究人员提出了一种新的电路设计,它可以释放实验性超导计算机芯片的功能,并使制造简单的超导设备的成本更低</p><p>具有超导电路的计算机芯片 - 电阻为零的电路 - 将是今天能源效率的50到100倍</p><p>芯片是一个吸引人的特性,因为大量数据中心的功耗越来越大,这些数据中心为互联网最受欢迎的网站提供动力</p><p>超导芯片也承诺提供更强大的处理能力:使用所谓的约瑟夫逊结的超导电路的时钟频率为770千兆赫,是该频率的500倍</p><p> iPhone 6芯片的速度但约瑟夫森结芯片很大而且难以制造;最问题的是,他们使用这样的微小电流,他们的计算结果难以检测</p><p>在大多数情况下,他们已经降级为一些定制设计的信号检测应用程序在最新一期的纳米快报,麻省理工学院的研究人员提出了一种新的电路设计,可以使简单的超导设备制造成本更低</p><p>虽然电路的速度可能不会超过今天的芯片,但它们可以解决读出约瑟夫森结的计算结果的问题</p><p>麻省理工学院的研究人员 - 电气工程专业的研究生亚当麦考恩和他的顾问,电气工程和计算机科学教授卡尔·伯格伦 - 在他们的设备之后称他们的设备为纳米渐变器,这是在20世纪50年代由麻省理工学院教授达德里·巴克开发的实验计算电路</p><p>冷冻器简要地引起了极大的兴趣 - 以及联邦资金 - 作为可能性新一代计算机的基础,但它被集成电路黯然失色“超导电子社区已经看到许多新设备来来去去,除了基本特征之外没有任何发展,”McCaughan说“但在我们的论文中,我们已经将我们的设备应用于与超导计算和量子通信的未来工作高度相关的应用“超导电路用于可以记录单个光粒子或光子到达的光探测器;这是研究人员测试纳米渐变器的应用之一McCaughan还将几个电路连接在一起,产生一个称为半加器的基本数字运算元件电阻是徒劳的超导体没有电阻,这意味着电子可以完全穿过它们不受阻碍即使最好的标准导体 - 如电话线或传统计算机芯片中的铜线 - 也有一些阻力;克服它需要的操作电压远高于能够在超导体中产生电流的电压</p><p>一旦电子开始通过普通导体移动,它们仍然偶尔与其原子碰撞,释放能量作为热量超导体是普通材料冷却到极低温度,这会阻碍它们原子的振动,让电子没有碰撞地过去Berggren的实验室专注于由氮化铌制成的超导电路,它具有相对较高的16开尔文工作温度,或零下257摄氏度</p><p>这可以用液态氦实现,在超导芯片中可能会通过绝缘外壳内的管道系统循环,如冰箱中的氟利昂液体氦冷却系统当然会增加超导芯片的功耗但是假设起点大约是所需能量的1%通过传统的芯片,节省的费用仍然可以节省廉价的超导电路也可以使构建单光子探测器更具成本效益,单光子探测器是利用量子计算所承诺的计算加速的任何信息系统的重要组成部分设计为纳米恒星 - 或nTron - 由单个组成沉积在绝缘体上的氮化铌层看起来大致像一个大写字母“T”但是当T的基部连接到横杆上时,它逐渐减小到只有其宽度的十分之一的电子通过T的底部无阻碍地航行突然被压碎,产生热量,散发到横梁并破坏氮化铌的超导性 因此施加到T的基极的电流可以关闭流过横杆的电流</p><p>这使得电路成为开关,数字计算机的基本部件在基座中的电流关闭之后,横杆中的电流将恢复只有在结冷却后,由于超导体被液氦冷却,这不会花费很长时间但电路不可能超过当今芯片典型的1千兆赫但仍然可以用于速度较低的一些低端应用并不像能源效率那么重要他们最有希望的应用可能是通过约瑟夫森结可以进行外部世界进行的计算约瑟夫森结使用微小的电流,直到现在需要敏感的实验室设备来检测它们不够强将数据移动到本地存储芯片,更不用说向计算机显示器发送视觉信号在实验中,McCaughan证明电流甚至小于在约瑟夫森结器件中发现的那些足以将nTron从导电状态切换到非导电状态</p><p>虽然T基极中的电流可以很小,但通过横杆的电流可能要大得多 - 大到足以携带信息计算机主板上的其他设备“我认为这是一个很棒的设备,”Hypres的首席技术官Oleg Mukhanov说道,Hypres是一家超导电子公司,其产品依赖于Josephson交叉点“我们目前非常重视nTron的使用在记忆中“这个装置有几个吸引人的地方,”Mukhanov说:“首先,它非常紧凑,因为它毕竟是纳米线</p><p>约瑟夫森结的一个问题是它们很大如果你将它们与CMOS晶体管进行比较,它们就是只是物理上更大第二个是约瑟夫森结是双端子器件半导体晶体管是三端子,这是一个很大的优势同样,nT rons是三端设备“”就内存而言,“Mukhanov补充说,”吸引我们的一个特点是我们计划将它与磁阻自旋电子设备,mRAM,磁随机存取存储器集成在一起温度和这些设备的一个特点是它们是高阻抗它们在千欧姆范围内,如果你看看约瑟夫森结,它们只有几欧姆所以有一个很大的不匹配,这使它非常从电气工程角度来看,难以匹配这两种器件NTrons是纳米线器件,因此它们也具有高阻抗性</p><p>它们与磁阻元件自然兼容“McCaughan和Berggren的研究由美国国家科学基金会资助,国家情报部门智能高级研究项目活动出版主任:Adam N McCaughan和Karl K Berggren,“超导纳米线三端电热装置”,纳米信件,2014,14(10),第5748-5753页; DOI:101021 / nl502629x PDF研究报告:一种超导纳米线3端子电子设备资料来源:麻省理工学院Larry Hardesty新闻图片: