Tehnologia viitoare: supraconductivitatea revoluționează computerele cuantice!

Tehnologia viitoare: supraconductivitatea revoluționează computerele cuantice!

Conferința Internațională de Electronică Superconductivă (ISEC) s-a impus ca o platformă importantă pentru cercetarea materialelor supraconductoare. Această conferință are loc o dată la doi ani în diferite țări, Germania găzduind ultima dată în 1997. Președintele universității Kai-Uwe Sattler de la TU Ilmenau a subliniat rolul esențial al acestei cercetări pentru digitalizare și tehnologiile consumatoare de energie. Materialele supraconductoare sunt capabile să conducă electricitatea fără pierderi, oferind posibilități revoluționare pentru calculatoare cuantice și semiconductori eficiente din punct de vedere energetic.

Aceste progrese sunt deosebit de relevante pentru reducerea nevoilor de energie ale centrelor de date, care joacă un rol cheie în furnizarea de servicii cloud și Internetul obiectelor (IoT). Odată cu nivelul actual de tehnologie, computerele tradiționale își ating limitele datorită arhitecturii lor învechite. Pentru a aborda aceste provocări, Prof. Hannes Töpfer va prezenta o nouă abordare a conservării energiei care combină calculul neuromorf cu supraconductivitate.

Calcularea neuromorfă ca tehnologie cheie

Conceptul de calcul neuromorfic imită procesarea informațiilor din creierul uman. Într-o rețea Josephson neuromorfă, contactele Josephson supraconductoare sunt conectate în așa fel încât să simuleze funcția celulelor nervoase biologice. Informația este transmisă prin impulsuri scurte, similare cu semnalele neuronale din sistemul nervos. Acest lucru duce la un consum semnificativ de energie. Fiecare bit de calcul ar putea necesita de până la un miliard de ori mai puțină energie decât tehnologiile anterioare.

Scopul acestei cercetări nu este doar de a dezvolta tehnici inovatoare, ci și de a optimiza utilizarea acestora în centre de date, transport și industrie. Acest lucru ajută la reducerea amprentei de carbon a IT, care este de o importanță urgentă în lumea de astăzi. Există, de asemenea, informații valoroase din studii care abordează și eficiența energetică a computerelor neuromorfe, cum ar fi în publicațiile lui Li et al. (2020) și Zhang și colab. (2020), unde sunt investigate rețelele neuronale eficiente și arhitecturile de calcul neuro-inspirate.

Abordarea europeană a inovației

În paralel cu descoperirile ISEC, în Europa este dezvoltat și OpenSuperQplus100, un proiect bazat pe calculatoare cuantice supraconductoare. Acest proiect face parte din agenda strategică de cercetare a UE pentru tehnologia cuantică și își propune să dezvolte sisteme și tehnologii pentru a produce cipuri cuantice de înaltă calitate. Aceasta va crea o platformă de proiectare și producție pentru cipuri cuantice, inclusiv integrarea în module cu mai multe cipuri și definirea proceselor de fabricație pentru cipurile qubit.

Fraunhofer EMFT este implicată activ în dezvoltarea de noi procese de producere a cipurilor qubit în linia pilot. Scopul final este de a produce aceste cipuri la scară industrială pentru aplicații comerciale și o cale către progrese ulterioare, următorul pas vizând cipuri cu până la 1.000 de qubiți. Aplicațiile acestei tehnologii includ simulări cuantice în industria chimică și știința materialelor, precum și probleme de optimizare și învățare automată.

În general, aceste evoluții arată cât de strâns sunt legate subiectele electronicii supraconductoare și calculul neuromorf și ce așteptări mari are cercetarea la diferite niveluri pentru tehnologia viitoare. Progresele în tehnologia supraconductoare ar putea nu numai să revoluționeze eficiența în tehnologia datelor, ci și să conducă la îmbunătățiri ale eficienței energetice la scară globală.