رمز من - ramzeman

سرعت ۴۰۰ برابری کامپیوتر ها با نخستین ابررسانای یک طرفه جهان

سرعت ۴۰۰ برابری کامپیوتر ها با نخستین ابررسانای یک طرفه جهان به گزارش رمز من نخستین ابررسانای یک طرفه جهان می تواند کامپیوتر ها را ۴۰۰ برابر سریع تر کند و توانایی ایجاد انقلاب در محاسبات متمرکز و ابررایانه ای را دارد.


به گزارش رمز من به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، برای نخستین بار در جهان، تعدادی از پژوهشگران از دانشگاه فناوری "دلفت"(Delft) در هلند، یک ابررسانای یک طرفه با مقاومت صفر ساخته اند که هر جریانی را که در جهت مخالف می آید، می بندد.
این کشف می تواند صرفه جویی زیادی در مصرف انرژی داشته باشد و در عین حال کامپیوتر ها را تا ۴۰۰ برابر سریع تر کند.
"مظهر علی" دانشیار دانشگاه "دلفت" و از محققان این پروژه می گوید که چگونه کار آنها بر روی دیودهای ابررسانا می تواند حوزه محاسبات را متحول کند.
ابررساناها این پتانسیل را دارند که همزمان با حذف تلفات انرژی، دستگاههای الکترونیکی را صدها برابر سریع تر کنند. با این وجود همواره استفاده از میدان های مغناطیسی برای پیشگیری از رسانایی آنها در همه جهات مورد نیاز بوده است. این بدان مفهوم است که آنها تابحال برای محاسبات کلاسیک کاربردی نبوده اند.
حالا محققان دانشگاه "دلفت" یک روش جایگزین برای کنترل جهت جریان در یک ابررسانا بدون احتیاج به آهن ربا عرضه کرده است. آنها از یک ماده کوانتومی جدید به نام "Nb۳Br۸" استفاده کردند که بوسیله ی یک تیم فیزیک مواد در دانشگاه "جانز هاپکینز" توسعه یافته است. به شکل مشابه با گرافن، این ماده هم از نظر اتمی نازک است و نکته بسیار مهم این است که این ماده دارای دوقطبی الکتریکی خاص خود است.
قرن ابررسانا
این تیم به اصطلاح "مواد کوانتومی اتصالات جوزفسون" را با دو ابررسانا که توسط لایه ای از "Nb۳Br۸" از هم جدا شده بودند، ایجاد کردند.
"علی" می گوید: ما توانستیم فقط چند لایه اتمی از "Nb۳Br۸" را جدا نماییم و یک ساندویچ بسیار بسیار نازک با ضخامت چند لایه اتمی بسازیم که برای ساخت دیود جوزفسون مورد نیاز بود، کاری که با مواد سه بعدی معمولی ممکن نبود.
وی ادامه داد: خیلی از فناوری ها بعنوان مثال، فناوری ام آرآی(MRI) بر مبنای نسخه های قدیمی ابررساناهای اتصالات جوزفسون(JJ) هستند. همچنین، محاسبات کوانتومی امروزی بر پایه اتصالات جوزفسون هستند. این فناوری که تابحال فقط با استفاده از نیمه هادی ها امکان پذیر بود، حالا می تواند با ابررساناهایی که از این ماده جدید استفاده می نمایند، ساخته شود.
وی افزود: این شامل کامپیوتر های سریع تر هم می شود، مانند کامپیوتر هایی با سرعت چند تراهرتز که ۳۰۰ تا ۴۰۰ برابر سریع تر از کامپیوتر هایی است که حالا از آنها استفاده می نماییم. این فناوری روی همه کاربردهای اجتماعی و فناورانه تاثیر می گذارد.
وی اضافه کرد: اگر قرن بیستم قرن نیمه رساناها بود، قرن بیست و یکم می تواند قرن ابررسانا نام بگیرد.
"اثر جوزفسون" نوعی ابرجریان(جریانی که تا ابد و بدون هیچ گونه ولتاژ اعمال شده ای جریان می یابد) است که در دستگاه معروف به اتصال جوزفسون(JJ) جریان دارد. این دستگاه از دو یا چند ابررسانا با یک پیوند ضعیف تشکیل شده است. پیوند ضعیف می تواند از یک مانع عایق نازک(معروف به اتصالات ابررسانا-عایق - ابررسانا یا SIS)، یک برش نازک از فلز غیر ابررسانا(SNS) یا یک محدودیت فیزیکی باشد که سبب می شود ابررسانایی در نقطه تماس تضعیف شود.
اثر جوزفسون نمونه ای از پدیده های کوانتومی ماکروسکوپی است. این اثر به افتخار نام فیزیکدان انگلیسی "برایان دیوید جوزفسون" که در سال ۱۹۶۲ روابط ریاضی را برای جریان و ولتاژ موجود در پیوند ضعیف پیش بینی نمود، نام گذاری شده است.
اثر جوزفسون در آزمایشات پیش از ۱۹۶۲ دیده شده بود، اما به نقصها موجود در مانع عایق نسبت داده شده بود که ضخامت بسیار کمی داشت و باعث اتصال ابررساناها می شد. پیش از پیشبینی جوزفسون، فقط معلوم بود که الکترون های عادی(یعنی غیر ابررسانایی) با استفاده از "تونل کوانتومی" می توانند از مانع عایق عبور کنند. "جوزفسون" نخستین کسی بود که تونل زدن جفت های ابررسانایی کوپر را پیش بینی نمود. برای این کار، جوزفسون در سال ۱۹۷۳ جایزه نوبل فیزیک را دریافت نمود.
اتصالات جوزفسون کاربردهای مهمی در مدارهای مکانیکی کوانتومی مانند کیوبیت های ابررسانایی و الکترونیک دیجیتال دارد.
"اتصال جوزفسون" یک وسیله مکانیکی کوانتومی است که از دو الکترود ابررسانا ساخته شده است که بوسیله ی یک مانع(سد تونل عایق نازک، فلز معمولی، نیمه هادی، فرومغناطیس و غیره) از هم جدا شده است.
دانشمندان دستگاههای مختلفی را برای آزمایش ابررسانای اتصالات جوزفسون خود ساختند و هر بار دریافتند که یک جریان یک طرفه ی قوی را بدون استفاده از میدان مغناطیسی هدایت می کند.
با این وجود، یکی از موانعی که محققان باید بر آن غلبه کنند، مساله قابلیت استفاده از این تکنولوژی در دمای اتاق است. آزمایش ها تابحال در دمای بسیار سرد زیر ۷۷ کلوین(منفی ۱۹۶درجه سانتیگراد یا منفی ۳۲۱ درجه فارنهایت) انجام شده است.
اگر تیم دانشگاه "دلفت" بتواند دریابد که چگونه ابررسانای JJ را در دمای معمولی استفاده نماید، چیزی که "علی" می گوید با "ابررساناهای شناخته شده High Tc" امکان پذیر است، آنگاه به مرحله بعدی، یعنی بررسی این که آیا می تواند برای تولید انبوه مقیاس بندی شود، بسیار نزدیک تر خواهند شد.
محققان دانشگاه "دلفت" اعتقاد دارند که ابررساناهای آنها به بهترین وجه در محاسبات متمرکز و ابر رایانه ها قابل استفاده می باشد و آنها با کمترین هزینه به بیشترین تعداد افراد کمک می کنند.
"علی" می گوید: زیرساخت های موجود را میتوان بدون هزینه زیاد برای کار با الکترونیک مبتنی بر دیود جوزفسون تطبیق داد و اگر بر چالش های مطرح شده غلبه شود، یک شانس بسیار واقعی وجود دارد که این امر، محاسبات متمرکز و ابر رایانه ها را متحول کند.
این تحقیق جدید خود در مجله Nature انتشار یافته است.




منبع:

1401/02/11
10:03:08
5.0 / 5
305
اگر مطلب را پسندیدید لایک کنید
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
نظر شما در مورد این مطلب
نام:
ایمیل:
نظر:
سوال:
= ۱ بعلاوه ۵
رمز من - Ramzeman
ramzeman.ir - حقوق مادی و معنوی سایت رمز من محفوظ است

رمز من

فناوری اطلاعات و امنیت