С развитием современных вычислительных технологий возрастает и потребность в вычислительной мощности, вместе с которой растут и расходы электроэнергии. Японские инженеры разработали прототип микропроцессора, который потребляет в 80 раз меньше энергии, чем современные аналоги. Для этого они взяли за основу сверхпроводники, охлажденные до 4,2 Кельвина.

«Инфраструктура цифровых коммуникаций, которая поддерживает Информационный век, в котором мы живем, использует примерно 10% от глобальной выработки электричества. Исследования говорят о том, что в наихудшем случае, если не произойдут фундаментальные перемены в технологии, лежащей в основе нашей коммуникации — аппаратного обеспечения крупных дата-центров или электроники, обеспечивающей связь — мы сможем наблюдать, как расходы на электричество достигнут 50% мировой выработки к 2030 году», — заявил Кристофер Айала из Национального университета Йокогамы, ведущий автор исследования.

Для решения этой проблемы команда ученых использовала энергоэффективную сверхпроводящую электронную структуру — адиабатический квантовый параметрон (AQFP) — который должен стать кирпичиком для высокопроизводительных микропроцессоров нового поколения, потребляющих крайне мало энергии, пишет EurekAlert.

Исследователи доказали способность AQFP выполнять высокоскоростные вычисления, разработав первый в мире адиабатический сверхпроводящий микропроцессор — 4-битный прототип, названный ими MANA (Monolithic Adiabatic iNtegration Architecture).

Испытания MANA доказали, что он способен выполнять все аспекты вычислений, то есть обрабатывать и хранить данные. Также ученые показали на отдельном чипе, что обработка данных может происходить с частотой 2,5 ГГц, то есть на уровне современной компьютерной технологии. В дальнейшем разработчики намерены повысить это значение до 5 — 10 ГГц.

Поскольку AQFP собран из сверхпроводников, для работы прототипа его приходится охлаждать до 4,2 Кельвина. Но даже в этом случае он потребляет в 80 раз меньше энергии, чем современные полупроводниковые устройства в компьютерных чипах.

Теперь, когда японские ученые доказали работоспособность архитектуры, они планируют оптимизировать чип и установить его масштабируемость и потенциал быстродействия.