El desarrollo de una computadora superconductora que realice cálculos a alta velocidad sin disipación de calor ha sido el objetivo de varias iniciativas de investigación y desarrollo desde la década de 1950. Dicha computadora requeriría una fracción de la energía que consumen las supercomputadoras actuales, y sería muchas veces más rápiday más poderoso. A pesar de los prometedores avances en esta dirección en los últimos 65 años, persisten obstáculos sustanciales, incluso en el desarrollo de la memoria miniaturizada de baja disipación.
Investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han desarrollado una nueva célula de memoria a nanoescala que promete una integración exitosa con procesadores superconductores. La nueva tecnología, creada por el profesor de física Alexey Bezryadin y el estudiante graduado Andrew Murphy, en colaboración conDmitri Averin, profesor de física teórica en la Universidad Estatal de Nueva York en Stony Brook, proporciona memoria estable en un tamaño más pequeño que otros dispositivos de memoria propuestos.
El dispositivo consta de dos nanocables superconductores, unidos a dos electrodos espaciados de manera desigual que se "escribieron" utilizando una litografía de haz de electrones. Los nanocables y electrodos forman un circuito superconductor cerrado asimétrico, denominado "SQUID" dispositivo de interferencia cuántica superconductora.La dirección de la corriente que fluye a través del bucle, en sentido horario o antihorario, equivale al "0" o "1" del código binario.
El estado de la memoria se escribe aplicando una corriente oscilante de una magnitud particular, en un campo magnético específico. Para leer el estado de la memoria, los científicos aumentan la corriente y detectan el valor actual en el que se destruye la superconductividad. Resulta que talla destrucción o la corriente crítica es diferente para los dos estados de memoria, "0" o "1." Los científicos probaron la estabilidad de la memoria, retrasaron la lectura del estado y no encontraron casos de pérdida de memoria. El equipo realizó estos experimentos en dos SQUIDS de nanocables,hecho del superconductor Mo75Ge25, utilizando un método llamado plantilla molecular. Los resultados se publican el 13 de junio de 2017 Nueva revista de física v.19, p.063015.
Bezryadin comenta: "Esto es muy emocionante. Tales celdas de memoria superconductoras pueden reducirse en tamaño al rango de unas pocas decenas de nanómetros, y no están sujetas a los mismos problemas de rendimiento que otras soluciones propuestas".
Murphy agrega: "Otros esfuerzos para crear una célula de memoria superconductora reducida no pudieron alcanzar la escala que tenemos. Un dispositivo de memoria superconductora debe ser más barato de fabricar que la memoria estándar ahora, y debe ser denso,pequeño y rápido "
Hasta ahora, los dispositivos de memoria de supercomputación más prometedores, llamados dispositivos de "flujo único cuántico", se basan en la manipulación de circuitos compuestos por uniones Josephson y elementos inductivos. Estos están en el rango de micrómetros, y la miniaturización de estos dispositivos está limitada portamaño de las uniones de Josephson y sus inductancias geométricas. Algunas de ellas también requieren barreras ferromagnéticas para codificar la información, donde el dispositivo de Bezryadin y Murphy no requiere ningún componente ferromagnético y elimina el cruce de campos magnéticos.
"Debido a que la inductancia cinética aumenta con la disminución de las dimensiones de la sección transversal del cable, los elementos de memoria SQUID de nanocables podrían reducirse aún más, en el rango de decenas de nanómetros", continúa Bezryadin.
Los investigadores argumentan que este dispositivo puede funcionar con una muy baja disipación de energía, si las energías de dos estados binarios son iguales o casi iguales. El modelo teórico para tales operaciones fue desarrollado en colaboración con Averin El cambio entre los estados de igualla energía se logrará mediante un túnel cuántico o mediante procesos adiabáticos compuestos de múltiples saltos entre los estados.
En el trabajo futuro, Bezryadin planea abordar las mediciones del tiempo de conmutación y estudiar conjuntos más grandes de calamares de nanocables que funcionan como conjuntos de elementos de memoria. También probarán superconductores con temperaturas críticas más altas, con el objetivo de un circuito de memoriaeso funcionaría a 4 Kelvin. Las operaciones rápidas se lograrán utilizando pulsos de microondas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :