Ateities technologijos: superlaidumas sukelia kvantinių kompiuterių revoliuciją!

Ateities technologijos: superlaidumas sukelia kvantinių kompiuterių revoliuciją!

Tarptautinė superlaidžios elektronikos konferencija (ISEC) įsitvirtino kaip svarbi superlaidžių medžiagų tyrimų platforma. Ši konferencija vyksta kas dvejus metus skirtingose ​​šalyse, o Vokietija paskutinį kartą surengė 1997 m. Universiteto prezidentas Kai-Uwe Sattler iš TU Ilmenau pabrėžė esminį šių mokslinių tyrimų vaidmenį skaitmeninimo ir daug energijos naudojančių technologijų srityje. Superlaidžios medžiagos gali praleisti elektrą be nuostolių, suteikdamos revoliucines galimybes kvantiniams kompiuteriams ir energiją taupantiems puslaidininkiams.

Šios pažangos ypač svarbios mažinant duomenų centrų, kurie atlieka pagrindinį vaidmenį teikiant debesijos paslaugas ir daiktų internetą (IoT), energijos poreikį. Esant dabartiniam technologijų lygiui, tradiciniai kompiuteriai pasiekia savo ribas dėl pasenusios architektūros. Siekdamas išspręsti šiuos iššūkius, prof. Hannesas Töpferis pristatys naują požiūrį į energijos taupymą, kuriame neuromorfinis skaičiavimas derinamas su superlaidumu.

Neuromorfinė kompiuterija kaip pagrindinė technologija

Neuromorfinio skaičiavimo koncepcija imituoja žmogaus smegenų informacijos apdorojimą. Neuromorfiniame Josephson tinkle superlaidūs Josephson kontaktai yra sujungti taip, kad imituotų biologinių nervų ląstelių funkciją. Informacija perduodama trumpais impulsais, panašiais į nervų sistemos neuronų signalus. Tai lemia didelį energijos suvartojimą. Kiekvienam skaičiavimo bitui gali prireikti iki milijardo kartų mažiau energijos nei ankstesnėms technologijoms.

Šio tyrimo tikslas – ne tik sukurti novatoriškas technologijas, bet ir optimizuoti jų naudojimą duomenų centruose, transporte ir pramonėje. Tai padeda sumažinti IT išmetamą anglies pėdsaką, o tai labai svarbu šiuolaikiniame pasaulyje. Taip pat yra vertingų įžvalgų iš tyrimų, kuriuose taip pat nagrinėjamas neuromorfinių kompiuterių energetinis efektyvumas, pavyzdžiui, Li ir kt. publikacijose. (2020) ir Zhang ir kt. (2020), kur tiriami veiksmingi neuroniniai tinklai ir neurologinės kompiuterinės architektūros.

Europos požiūris į inovacijas

Lygiagrečiai su ISEC išvadomis, Europoje taip pat kuriamas superlaidžių kvantinių kompiuterių projektas OpenSuperQplus100. Šis projektas yra ES strateginės kvantinių technologijų mokslinių tyrimų darbotvarkės dalis ir juo siekiama sukurti sistemas ir technologijas aukštos kokybės kvantinėms lustams gaminti. Taip bus sukurta kvantinių lustų projektavimo ir gamybos platforma, įskaitant integraciją į kelių lustų modulius ir kubitinių lustų gamybos procesų apibrėžimą.

Fraunhofer EMFT aktyviai dalyvauja kuriant naujus kubitų lustų gamybos procesus bandomojoje linijoje. Galutinis tikslas yra gaminti šiuos lustus pramoniniu mastu komercinėms reikmėms ir tolesnio tobulėjimo keliu, o kitame žingsnyje siekiama iki 1000 kubitų lustų. Šios technologijos taikymas apima kvantinį modeliavimą chemijos pramonėje ir medžiagų moksle, taip pat optimizavimo problemas ir mašininį mokymąsi.

Apskritai šie pokyčiai rodo, kaip glaudžiai yra susijusios superlaidžios elektronikos ir neuromorfinio skaičiavimo temos ir kokių didelių lūkesčių įvairių lygių tyrimai kelia ateities technologijoms. Superlaidžių technologijų pažanga gali ne tik pakeisti duomenų technologijų efektyvumą, bet ir pagerinti energijos vartojimo efektyvumą pasauliniu mastu.