- يضمن عنصر التبديل الكمي معالجة فائقة السرعة بأقل قدر من الحرارة
- يقوم الجهاز بتخزين البتات باستخدام خصائص الإلكترونات المغناطيسية بدلاً من الطاقة الكهربائية
- تحقق شريحة المختبر سرعة معالجة تبلغ 40 بيكو ثانية في التجارب
قام فريق بحثي من جامعة طوكيو بتطوير جهاز يسمى عنصر التبديل الكمي غير المتطاير الذي يزيد من سرعة معالجة المعلومات 1000 مرة دون توليد حرارة إضافية.
يمثل هذا المكون البتات التي تستخدم الخصائص المغناطيسية للإلكترونات، بدلا من تدفق الكهرباء نفسه.
وفي التجارب المعملية، قام الجهاز بمعالجة بت واحد من المعلومات خلال 40 بيكو ثانية فقط، أو واحد على الألف من الوقت اللازم للطرق التقليدية.
كيف تتجنب التكنولوجيا الجديدة مشكلة الحرارة التي تحد من الرقائق الموجودة؟
تستغرق التكنولوجيا الحالية حوالي نانو ثانية واحدة لتسجيل جزء واحد قبل أن يصبح ارتفاع درجة الحرارة مشكلة حرجة.
ويتكون الجهاز الجديد من التنتالوم والمنغنيز اللذين يعملان معا لتحويل الإشارات الكهربائية إلى معلومات مغناطيسية.
تمر إشارة كهربائية عبر طبقة التنتالوم، ويقوم النظام بتسجيل هذه الإشارة في المنغنيز باعتبارها اتجاه قوة مغناطيسية صغيرة.
ويمثل هذا الاتجاه المسجل بت واحد دون الاعتماد على التدفق المستمر للتيار الكهربائي.
كان أداء العنصر ثابتًا حتى بعد معالجة المعلومات أكثر من 100 مليار مرة في الاختبارات المعملية الخاضعة للرقابة.
وجد فريق البحث أن أداء عناصر التبديل الكمي هذه يتحسن عندما تصبح المكونات أصغر حجمًا، لذلك إذا أمكن وضع هذه التكنولوجيا موضع التنفيذ، فيمكن أن تقلل من استهلاك الطاقة اللازمة لمعالجة المعلومات إلى جزء من مائة فقط من المستويات الحالية.
وبالمثل، يمكن لجهاز MacBook Pro الذي يتطلب شحنًا يوميًا أن يعمل لمدة ثلاثة أشهر بشحنة واحدة.
لا يزال نجاح المختبر يتطلب سنوات من العمل الهندسي
قام الجهاز بمعالجة المعلومات 100 مليار مرة دون فشل، بينما ترتفع درجة حرارة الرقائق التقليدية بعد 10 ملايين دورة فقط بسرعات مماثلة.
إن ترجمة هذا الإنجاز المختبري إلى شريحة قابلة للتصنيع يمثل تحديًا هندسيًا مختلفًا تمامًا.
لقد أثبت العلماء أن الفيزياء تعمل، لكن الفيزياء ليست تصنيعًا، والإنتاج الضخم ليس مثل تشغيل جهاز واحد في مختبر جامعي.
من الناحية النظرية، يمكن معالجة البيانات التي يستغرق تنزيلها حاليًا ساعة واحدة في ثانية واحدة فقط، لكن هذه النظرية تتطلب سنوات من الهندسة قبل أن تصبح حقيقة.
ومن المخطط أن يتم طرح النموذج الأولي للرقاقة في عام 2030، مما يعني أن التوفر التجاري سيأتي على الأرجح بعد سنوات عديدة.
لن ينتظر استهلاك العالم للطاقة بفارغ الصبر حتى ينتهي الفيزيائيون اليابانيون من بناء النماذج الأولية، لكن التكنولوجيا توفر طريقًا حقيقيًا للمضي قدمًا إذا أمكن حل التحديات الهندسية.
لقد اخترع فريق جامعة طوكيو شيئًا جديدًا، لكن العمل الذي لا يقل صعوبة في الإنتاج والتمويل والتوزيع قد بدأ للتو.
في الوقت الحالي، لا تزال هذه التكنولوجيا في مرحلة العرض التجريبي فقط، مما يترك طريقًا طويلًا وغير مؤكد أمامنا.
بواسطة نيكي (الأصل باللغة اليابانية)
اتبع TechRadar على أخبار جوجل و أضفنا كمصدرك المفضل لتلقي أخبار ومراجعات وآراء الخبراء حول قنواتك.
