Araştırmacılar, fazladan ısı üretmeden çip hızını 1000 kat artıran bir cihaz geliştirdi

Araştırmacılar, fazladan ısı üretmeden çip hızını 1000 kat artıran bir cihaz geliştirdi

• Kuantum anahtarlama elemanı, minimum ısı üretimiyle ultra hızlı işlem performansı sunuyor

• Cihaz, bitleri elektrik akımı yerine elektronların manyetik özelliklerini kullanarak depoluyor

• Laboratuvar çipi, deneylerde 40 pikosaniyelik işlem hızına ulaştı

Tokyo Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, "kalıcı (non-volatile) kuantum anahtarlama elemanı" adını verdikleri ve fazladan ısı üretmeksizin bilgi işlem hızlarını 1000 kat artıran bir cihaz geliştirdi.

Bu bileşen, bitleri elektrik akımının kendisi yerine, elektronların manyetik özelliklerini kullanarak temsil ediyor.

Laboratuvar deneylerinde cihaz, bir bitlik bilgiyi sadece 40 pikosaniyede işledi; bu süre, geleneksel yöntemlerin gerektirdiği sürenin binde birine denk geliyor.

Bu yeni teknoloji, mevcut çiplerin performansını sınırlayan ısı sorununu nasıl aşıyor?

Mevcut teknolojilerde, aşırı ısınmanın kritik bir sorun haline gelmesinden önce tek bir biti kaydetmek yaklaşık bir nanosaniye sürüyor.

Yeni cihaz; elektrik sinyallerini manyetik bilgiye dönüştürmek amacıyla birlikte çalışan talyum ve mangansin elementlerinden oluşuyor.

Elektrik sinyali talyum katmanından geçerken sistem, bu sinyali mangansin katmanı üzerinde, yönü belirlenmiş çok küçük bir manyetik kuvvet olarak kaydediyor.

Kaydedilen bu yön bilgisi, sürekli bir elektrik akımı akışına ihtiyaç duymadan tek bir biti temsil ediyor.

Söz konusu eleman, kontrollü laboratuvar testlerinde bilgiyi 100 milyardan fazla kez işledikten sonra bile kararlı bir şekilde çalışmaya devam etti.

Araştırma ekibi, bu kuantum anahtarlama elemanlarının fiziksel boyutları küçüldükçe performanslarının da arttığını tespit etti; dolayısıyla bu teknoloji başarılı bir şekilde pratik kullanıma aktarılabilirse, bilgi işlem süreçlerindeki güç tüketimini mevcut seviyelerin sadece yüzde birine (yüzde 1'ine) kadar düşürebilir.

Basitçe ifade etmek gerekirse; şu anda 80.000 evin elektrik ihtiyacını karşılamaya yetecek kadar enerji tüketen Google'ınkine benzer devasa bir veri merkezi, bir gün sadece 800 evin enerjisiyle çalışabilir hale gelebilir.

Benzer şekilde, her gün şarj edilmesi gereken bir MacBook Pro, tek bir şarjla üç ay boyunca çalışabilir.

Laboratuvardaki başarıya rağmen, önümüzde hâlâ yıllar sürecek bir mühendislik çalışması var

Cihaz, bilgiyi 100 milyar kez hatasız bir şekilde işledi; oysa geleneksel çipler, benzer hızlarda çalışırken sadece 10 milyon işlem döngüsünün ardından aşırı ısınıp devre dışı kalırdı.

Laboratuvarda elde edilen bu çığır açıcı başarıyı, seri üretime uygun, somut bir çipe dönüştürmek ise tamamen farklı bir mühendislik meydan okuması niteliği taşıyor. Araştırmacılar, fiziğin işlediğini kanıtladılar; ancak fizik, üretim demek değildir ve seri üretim, tek bir cihazı bir üniversite laboratuvarında çalıştırmakla aynı şey değildir.

Şu anda indirilmesi bir saat süren veriler, teorik olarak sadece bir saniyede işlenebilir; ancak bu teorinin gerçeğe dönüşebilmesi için önünde yıllar sürecek bir mühendislik çalışması yatmaktadır.

Prototip çipin 2030 yılında hazır olması planlanıyor; bu da, ticari erişilebilirliğin muhtemelen bu tarihten yıllar sonra gerçekleşeceği anlamına geliyor.

Dünyanın enerji tüketimi, Japon fizikçilerin prototipleme çalışmalarını tamamlamasını sabırla beklemeyecektir; ancak mühendislik alanındaki zorluklar aşılabilirse, bu teknoloji ileriye dönük gerçek bir yol sunmaktadır.

Tokyo Üniversitesi ekibi yeni bir şey icat etti; ancak ortaya çıkan bu ürünün üretimi, finansmanı ve dağıtımı gibi en az icat süreci kadar zorlu olan işler henüz yeni başlıyor.

Şu an itibarıyla bu teknoloji, henüz yalnızca laboratuvar gösterim aşamasındadır; bu da önünde uzun ve belirsiz bir yolun uzandığı anlamına gelmektedir.

Kaynak: PM