سوئیچ ابررسانا برای رابط های ابررساناها و نیمه هادی ها

سوئیچ ابررسانا برای رابط های ابررساناها و نیمه هادی ها

سوئیچ ابررسانا برای رابط های ابررساناها و نیمه هادی ها

Blog Article

بسیاری از تکنیک های موجود برای توسعه ابزارهای محاسباتی کوانتومی و نورومورفیک مبتنی بر استفاده از ابررساناها است ، موادی که در دمای پایین تبدیل به ابررسانا می شوند. در همان معماری ها معمولاً از نیمه هادی ها ، مواد با هدایت جزئی استفاده می شود تا به کنترل سطح بالایی برسند. برای کارآمدتر بودن ، بنابراین ، سیستم های کوانتومی و نورومورفیک به یک رابط ابررسانا / نیمه هادی کم مصرف نیاز دارند که هنوز توسعه نیافته است.


محققان انستیتوی ملی استاندارد و فناوری در بولدر ، آزمایشگاه پیشرانش جت NASA و دانشگاه لنکستر در انگلستان اخیراً یک سوئیچ حرارتی ابررسانا را درک کرده اند که می تواند ورودی های ولتاژ کم را به خروجی های سازگار با نیمه هادی در دمای مقیاس کلوین تبدیل کند. محققان در مقاله خود ، که در Nature Electronics منتشر شده است ، پتانسیل آن را برای اتصال بین ابررساناها و نیمه هادی ها نشان داده و از آن برای هدایت دیود تابش نور در یک مدار یکپارچه فوتونی استفاده کرده اند.

آدام مک كاخان ، یكی از محققانی كه این تحقیق را انجام داده است ، گفت: "در تحقیقات ما سعی در ساختن نورون های سخت افزاری داریم كه به صورت انبوه قابل مقیاس باشند." "برای ساختن یک رایانه عصبی در مقیاس مغز ، شما باید تریلیون ها نورون و quintillions اتصالات داشته باشید - این بدان معنی است که شما باید بسیار کارآمد باشید و بین نورون ها ارتباط زیادی برقرار کنید. به همین دلیل ما تصمیم گرفتیم ابررساناها را ترکیب کنیم. و نوری برای ساختن سلولهای عصبی ».

در مطالع Mc خود ، مک کائوگان و همکارانش ابررساناها را با نوری نوری ترکیب کردند ، نوعی فناوری که از الکترونیک و نور استفاده می کند. ابررساناهای مورد استفاده آنها فوق العاده انرژی هستند ، در حالی که نوری الکترونیکی به سلولهای عصبی اجازه می دهد تا با هزاران نفر از همسالان خود ارتباط برقرار کنند. با این حال ، ادغام این دو فن آوری بسیار چالش برانگیز بود.

مک کائوگان گفت: "بخشی از ابررساناها به دلیل کارآمد بودن انرژی این است که آنها از سیگنال های بسیار کوچک استفاده می کنند ، در حدود 1/1000 ولتاژ مورد نیاز در سیلیکون." "اما همین کارآیی همچنین بدان معنی است که آنها با مکالمه نوری سیلیکون مشکل دارند ، بنابراین ما باید راهی برای ترجمه خروجی های ابررسانا به ورودی های سطح سیلیکون پیدا کنیم."

سوئیچ ابررسانایی که توسط مک کائوگان و همکارانش طراحی شده است ، انتقال دانه ابررسانا از یک حالت ماده به حالت دیگر ، معروف به "انتقال فاز" را برای ترجمه ورودی های سطح پایین به خروجی های سازگار با سیلیکون می کند. مؤلفه اصلی سوئیچ یک نانوسیم ابررسانا نانومقیاس با دو "فاز" یا "حالت" است: مرحله ابررسانایی کوانتومی و فاز مقاومت.

اعتبار: McCaughan و همکاران.
مک کارا توضیح داد: "هنگامی که سوئیچ را روشن می کنیم ، گرما را به صورت فون تولید می کنیم." "این گرما فاز ابررسانا را از بین می برد و سیم را وارد فاز مقاومت می کند. از نظر عملی این بدان معنی است که وقتی سوئیچ را روشن می کنیم ، نانوسیم از مقاومت صفر به یک مقاومت بسیار بزرگ ، شبیه به یک سوئیچ نوری در خانه شما می رود. اما در مقیاس نانو و با چند درجه بالاتر از صفر مطلق. "



محققان در مطالعه خود از سوئیچ حرارتی ابررسانا برای هدایت یک دیود تابش نور در یک مدار یکپارچه فوتونی استفاده کردند. آنها قادر به تولید فوتون در 1 K از ورودی ولتاژ کم ، در حالی که آنها را با یک ردیاب تک فوتون ابررسانا روی تراشه ردیابی می کردند.

سوئیسی که آنها ایجاد کردند اولین دستگاه ابررسانا است که قادر به ایجاد چنین تغییر عظیمی در تقاضا است و در عین حال با ابررساناها و نیمه هادی ها نیز ارتباط دارد. نکته قابل توجه این است که از نظر انرژی نیز بسیار کارآمد است ، بنابراین از انرژی بسیار کمتری نسبت به سایر دستگاههای موجود استفاده می کند.

مک کائوگان توضیح داد: "برای کار عصبی ما ، توسعه این دستگاه بدان معنی است که بخشهای ابررسانا سلولهای عصبی ما اکنون می توانند مستقیماً با قسمتهای اپتوالکترونیکی صحبت کنند." "همانطور که در مقاله ما نشان دادیم ، می توانیم از آن برای انجام کارهای بسیار مفید ، مانند برقراری ارتباط نوری در یک درجه بالاتر از صفر مطلق استفاده کنیم. ما بسیار هیجان زده هستیم و می بینیم که دیگران چگونه از این ایده استفاده می کنند."

در آینده ، این سوئیچ ابر رسانا می تواند راه را برای توسعه رایانه های کوانتومی پیشرفته تر هموار کند ، زیرا بسیاری از این سیستم ها نیاز به ادغام دستگاه های ابررسانا با مدار کنترل سیلیکون دارند. McCaughan و همکارانش اکنون قصد دارند تا دستگاه خود را بر روی سلولهای عصبی پیاده سازی کنند تا اثربخشی آن را آزمایش کرده و برهم کنش های ناشی از نورون های فردی را مشاهده کنند.

"نورون های لگد مانند سلول های مغز و آنهایی که ما می سازیم معمولاً گفته می شود که نسل بعدی وسیله ای برای هوش مصنوعی است ، اما آموزش آنها به همان خوبی که برای نسل فعلی سیستم های یادگیری عمیق است درک نمی شود. "مک کائوگان گفت. "ما برای بهینه سازی شبکه های عصبی خود با TENNLab در دانشگاه تنسی همکاری کرده ایم و بسیار هیجان انگیز است که ببینیم چگونه فقط یک مشت کوچک از نورون های لکه دار ما می توانند کارهایی مانند تعادل قطب و طبقه بندی داده ها را حل کنند."

http://daltonwndt14714.bloguetechno.com/-50--26653114

Report this page