Nākotnes tehnoloģija: supravadītspēja rada revolūciju kvantu datoros!

Nākotnes tehnoloģija: supravadītspēja rada revolūciju kvantu datoros!

Starptautiskā supravadītspējas elektronikas konference (ISEC) ir kļuvusi par nozīmīgu platformu supravadošu materiālu izpētei. Šī konference notiek ik pēc diviem gadiem dažādās valstīs, un Vācija pēdējo reizi notika 1997. gadā. Universitātes prezidents Kai-Uwe Sattler no TU Ilmenau uzsvēra šī pētījuma būtisko lomu digitalizācijas un energoietilpīgo tehnoloģiju jomā. Supravadoši materiāli spēj vadīt elektrību bez zudumiem, piedāvājot revolucionāras iespējas kvantu datoriem un energoefektīviem pusvadītājiem.

Šie sasniegumi ir īpaši svarīgi, lai samazinātu enerģijas vajadzības datu centros, kuriem ir galvenā loma mākoņpakalpojumu sniegšanā un lietiskajā internetā (IoT). Ar pašreizējo tehnoloģiju līmeni tradicionālie datori sasniedz savas robežas to novecojušās arhitektūras dēļ. Lai risinātu šos izaicinājumus, prof. Hannes Töpfer iepazīstinās ar jaunu pieeju enerģijas taupīšanai, kas apvieno neiromorfisko skaitļošanu ar supravadītspēju.

Neiromorfā skaitļošana kā galvenā tehnoloģija

Neiromorfās skaitļošanas jēdziens atdarina cilvēka smadzeņu informācijas apstrādi. Neiromorfā Džozefsona tīklā supravadošie Džozefsona kontakti ir savienoti tā, ka tie simulē bioloģisko nervu šūnu darbību. Informācija tiek pārraidīta ar īsu impulsu palīdzību, līdzīgi kā nervu sistēmas neironu signāli. Tas noved pie ievērojama enerģijas patēriņa. Katrs skaitļošanas bits varētu prasīt līdz miljardam reižu mazāk enerģijas nekā iepriekšējām tehnoloģijām.

Šī pētījuma mērķis ir ne tikai izstrādāt inovatīvus paņēmienus, bet arī optimizēt to izmantošanu datu centros, transportā un rūpniecībā. Tas palīdz samazināt IT radīto oglekļa emisiju, kas mūsdienu pasaulē ir ļoti svarīgi. Ir arī vērtīgas atziņas no pētījumiem, kas attiecas arī uz neiromorfo datoru enerģētisko efektivitāti, piemēram, Li et al publikācijās. (2020) un Zhang et al. (2020), kur tiek pētīti efektīvi neironu tīkli un neironu iedvesmotas skaitļošanas arhitektūras.

Eiropas pieeja inovācijām

Paralēli ISEC atklājumiem Eiropā tiek izstrādāts arī projekts OpenSuperQplus100, kura pamatā ir supravadošie kvantu datori. Šis projekts ir daļa no ES stratēģiskās pētniecības programmas kvantu tehnoloģiju jomā, un tā mērķis ir izstrādāt sistēmas un tehnoloģijas augstas kvalitātes kvantu mikroshēmu ražošanai. Tādējādi tiks izveidota kvantu mikroshēmu projektēšanas un ražošanas platforma, tostarp integrācija vairāku mikroshēmu moduļos un kubitu mikroshēmu ražošanas procesu noteikšana.

Fraunhofer EMFT ir aktīvi iesaistīts jaunu procesu izstrādē kubitu mikroshēmu ražošanai izmēģinājuma līnijā. Galīgais mērķis ir ražot šīs mikroshēmas rūpnieciskā mērogā komerciāliem lietojumiem un ceļu uz turpmāku attīstību, un nākamais solis ir mikroshēmas ar ātrumu līdz 1000 kubitiem. Šīs tehnoloģijas pielietojums ietver kvantu simulācijas ķīmiskajā rūpniecībā un materiālu zinātnē, kā arī optimizācijas problēmas un mašīnmācīšanos.

Kopumā šie notikumi parāda, cik cieši ir saistītas supravadošās elektronikas un neiromorfās skaitļošanas tēmas un kādas lielas cerības uz nākotnes tehnoloģijām sagaida dažādu līmeņu pētījumi. Supravadīšanas tehnoloģiju attīstība var ne tikai revolucionizēt datu tehnoloģiju efektivitāti, bet arī uzlabot energoefektivitāti globālā mērogā.