Kulcs elvitelek
- A kutatók szerint a fények információküldésben való áttörése rendkívül alacsony energiafogyasztású modulokhoz vezethet.
- A kutatók újfajta félvezetőt használtak kvantumpontok létrehozására, amelyek tojásdobozhoz hasonlóan elrendezve voltak.
- Az új kutatás egy sor olyan új technológia közé tartozik, amelyek rendkívül alacsony fogyasztású eszközöket tesznek lehetővé.
A fény segítségével történő információküldés terén a közelmúltban történt áttörés rendkívül alacsony energiafogyasztású modulokhoz vezethet.
A kutatók bemutatták, hogyan használhatják a nemlinearitásként ismert kvantumeffektust a gyenge fényjelek módosítására és észlelésére. A fejlesztést végül személyi elektronikai eszközökben is felhasználhatják. De ne számíts arra, hogy hamarosan kvantumkütyüt fogsz látni a Best Buy-ban.
"Az ebben a cikkben leírt megközelítés releváns és izgalmas, de úgy tűnik, nagyon távol áll a bevezetéstől," Scott Hanson, az Ambiq, az alacsony fogyasztású eszközökre szakosodott cég alapítója és technológiai igazgatója, mondta egy e-mailes interjúban.
"A mai legújabb kütyükben használt chipek nagyjából ugyanazokon a szilícium alapú "kapcsolókon" alapulnak, amelyek már évtizedek óta léteznek. Még a chipek gyártási módját érintő kisebb változtatások is sok évig tartanak.
A kvantumhatások felfedezéshez vezetnek
A kutatók újfajta félvezetőt használtak a tojásdobozhoz hasonlóan elrendezett kvantumpontok létrehozásához. A csapat ezt a tojásdoboz energiatájat két félvezető pehelyből állította elő, amelyeket kétdimenziós anyagoknak tekintenek, mivel egyetlen molekularétegből állnak, mindössze néhány atom vastagságban.
A kétdimenziós félvezetők kvantumtulajdonságai nagyon eltérnek a nagyobb daraboktól, és alacsony fogyasztású eszközökben is használhatók.
Ahhoz, hogy ez fenntartható legyen, meg kell találnunk a módot az akkumulátor élettartamának megőrzésére – ami azt jelenti, hogy az elektronikát kevesebb energiával üzemeltetjük.
A kutatók azon töprengtek, vajon a detektálható nemlineáris hatások fenntarthatók-e rendkívül alacsony energiaszinten – egészen az egyes fotonokig. Ez elvezetne minket az információfeldolgozás energiafogyasztásának alapvető alsó határához.” Hui Deng, fizikaprofesszor és a kutatást leíró tanulmány vezető szerzője a Nature-ben – mondta egy sajtóközleményben.
Az egyik legfontosabb kihívás, amellyel a kutatóknak le kellett küzdeniük, a kvantumpontok szabályozása volt. A pontok csoportos fénnyel történő szabályozására a csapat egy rezonátort épített úgy, hogy egy tükröt készítettek alul, ráfektetve a félvezetőt, majd egy második tükröt a félvezető tetejére.
"Nagyon szorosan kell szabályozni a vastagságot, hogy a félvezető az optikai tér maximumán legyen" - mondta a sajtóközleményben Zhang Long, Deng laboratóriumának posztdoktori kutatója és a papír első szerzője..
Az új 2D-s félvezetőkkel a kvantumeszközök szobahőmérsékletűek lehetnek, nem pedig a jelenleg szükséges extrém hidegre.
"A Moore-törvény végéhez közeledünk" - mondta Steve Forrest mérnökprofesszor és a lap társszerzője, utalva arra a tendenciára, hogy a chipeken lévő tranzisztorok sűrűsége kétévente megduplázódik. a sajtóközleményt.
"A kétdimenziós anyagoknak számos izgalmas elektronikus és optikai tulajdonságuk van, amelyek valójában arra a szilíciumon túli földre vezethetnek minket."
Ha Deng kutatása kifizetődik, az Ultra-Low Power Devices (ULPD) óriási előnyökkel járhat a felhasználók számára – mondta Charlie Goetz, a Powercast, a vezeték nélküli áramszolgáltató vállalat vezérigazgatója egy e-mailes interjúban."Lehetővé teszik a mindenütt jelenlévő IoT-hálózatok konfigurálását és telepítését. Ezek viszont táplálják a mesterséges intelligenciát, amely aztán a bemenet mennyiségét minőségi kimenetté alakíthatja" - tette hozzá.
"Az ULPD-k jelentik majd a lehetőséget, amely a jövő zöldebb, biztonságosabb, hatékonyabb és intelligens városai felé vezet."
Az alacsony energiaigényű sok út felfedezése
A kutatók egy sor más technológiát vizsgálnak, amelyek lehetővé tehetik az ultraalacsony fogyasztású eszközöket.
"Az elmúlt néhány évben lenyűgöző fejlődés történt a System on a Chip (SoC) térben" - mondta Goetz. "Ezek az alacsony fogyasztású eszközök évekig működhetnek akkumulátorral, és ami még fontosabb, vezeték nélkül, távolról is táplálhatók rádiófrekvenciás vagy bizonyos esetekben infravörös kapcsolaton keresztül."
Az emberi faj akkumulátorokban úszik az okostelefonoktól a tűzjelzőkig – mondta Hanson. "Ez gyorsan kezelhetetlenné válik, ahogy a ruházatunk, otthonunk és a körülöttünk lévő városok mind "okossá" és "összekapcsolttá" válnak" - tette hozzá.
"Ahhoz, hogy ez fenntartható legyen, meg kell találnunk a módot az akkumulátor élettartamának megőrzésére – ami azt jelenti, hogy az elektronikát kevesebb energiával üzemeltetjük. Kritikusak azok a technológiák, amelyek elérik ezt a „kisebb energiafogyasztás” célját."
