Il chip superconduttore al niobio infrange gli standard di consumo energetico del silicio

Quando si tratta di efficienza energetica, i computer di oggi consumano circa otto ordini di grandezza in più rispetto al minimo teorico. Chiaramente, c'è spazio per miglioramenti.

Oggi, Quentin Herr e compagni della Northrop Grumman Systems di Baltimora rivelano un dispositivo logico superconduttore che utilizza 300 volte meno energia rispetto ai tradizionali chip di silicio. Sarà uno shock per i produttori di chip i cui tentativi di miglioramento dell'efficienza energetica impallidiscono in confronto.

Le leggi della fisica aiutano, ovviamente. La potenza dissipata da un transistor convenzionale dipende dalle sue dimensioni e dal materiale di cui è composto.

In confronto, l'energia dissipata dall'equivalente superconduttore, la giunzione Josephson, è determinata solo dal rumore termico, essendo il sistema completamente privo della fastidiosa resistenza che consuma energia nei dispositivi convenzionali.

Per sfruttare questo, Herr e co hanno sviluppato e costruito un nuovo tipo di dispositivo noto come chip di logica quantistica reciproca. Il loro chip superconduttore è fatto di niobio, opera a 4,2 kelvin ed è composto da 1600 giunzioni Josephson.

Dicono che può funzionare a velocità di clock di 6 Ghz con un alimentatore da 6 mW, che sono possibili velocità più elevate e che queste prestazioni possono scalare fino a chip con un milione di giunzioni. E lo fa con un tasso di errore in bit inferiore a 10^-40. Non è praticamente niente.

Ma il contagocce è il consumo di energia che è solo di tre ordini di grandezza al di sopra del limite teorico.

Questo non è il consumo energetico della presa a muro, ovviamente, dal momento che è necessario prendere in considerazione il costo elevato del raffreddamento. Ma anche quando lo è, Herr e colleghi affermano che il nuovo dispositivo supera il consumo di energia del silicio di un fattore di 300. Ciò rende la logica superconduttiva un'opzione allettante per l'elaborazione di fascia alta, per la quale le bollette energetiche sono un costo considerevole. Nel 2007, la US Environmental Protection Agency ha calcolato che i server ei data center negli Stati Uniti consumano circa 12 GW di energia, equivalente alla produzione di 25 centrali elettriche. Tagliarlo di un fattore 300 farebbe risparmiare qualche dollaro. Il niobio offre anche un interessante extra. È naturalmente difficile da radiazioni, il che significa che questi chip potrebbero essere particolarmente adatti per operare nello spazio o in altri ambienti altamente radioattivi. Questo è il tipo di cosa che può aiutare a generare finanziamenti militari. In effetti, il lavoro di Herr e co è stato finanziato in parte dalla Defense MicroElectronics Activity, un'organizzazione di ricerca militare con sede a Sacramento. È interessante notare che il dispositivo potrebbe anche essere facilmente convertito per funzionare nel regime di calcolo quantistico, semplicemente raffreddandolo a pochi millikevin. Ciò potrebbe renderlo un utile trampolino di lancio verso le tecnologie quantistiche. Che questa tecnologia sia uscita da Northrop è una sorpresa. Questa è un'azienda che produce l'UAV Global Hawk e il bombardiere B-2 insieme a molte altre tecnologie militari. Tuttavia, il lavoro di Herr lo rende improvvisamente un attore nel mondo dell'informatica di nuova generazione. Sarà interessante vedere dove andrà a finire Rif: arxiv.org/abs/1103.4269 : Logica del superconduttore a bassissima potenza Ora puoi seguire il blog di arXiv di fisica su Twitter nascondere