Создан интерфейс, позволяющий соединить напрямую сверхпроводники и полупроводники

Структура интерфейса

В настоящее время при создании квантовых, нейроморфных и прочих подобных систем достаточно широко используются сверхпроводники, материалы, имеющие нулевое электрическое сопротивление при низких температурах. Но, в тех же самых устройствах используются и традиционные полупроводники, материалы с частичной проводимостью, при помощи которых создаются цепи контроля и управления. И для эффективной работы подобных систем требуется наличие интерфейса между сверхпроводниками и полупроводниками, который не требует больших энергетических затрат и который был разработан буквально недавно.

Разработка интерфейса была выполнена учеными из Национального института Стандартов и Технологий, Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения и Ланкастерского университета, Великобритания. Эта группа ученых разрабатывала нейронные сети на сверхпроводящих элементах и, естественно, перед ними возникла задача создания интерфейса между сверхпроводниками и полупроводниками.

«Для того, чтобы создать нейроморфный компьютер, масштаб которого сопоставим с масштабом человеческого мозга, мы должны создать триллионы искусственных нейронов и обеспечить квинтиллионы связей между ними» — пишут исследователи, — «Для решения этой сложнейшей задачи нам приходится использовать сверхпроводники, оптоэлектронику и традиционную полупроводниковую электронику».

Созданный интерфейс между сверхпроводником и полупроводником представляет собой что-то вроде теплового переключателя, работающего за счет эффекта фазового перехода. Главным компонентом всего этого является нанопроводник из сверхпроводящего материала, который может находиться в двух разных фазах при той же самой температуре — в сверхпроводящей фазе и в фазе, имеющей сопротивление.

Снимок с электронного микроскопа

Когда через специальный проводник-нагреватель пропускается электрический ток, это вырабатывает тепло в виде фононов, воздействие которых переводит материал нанопроводника из сверхпроводящей фазы в фазу с сопротивлением. Отключение тока приводит к обратному эффекту и все это действует подобно обычному электрическому выключателю, только наноразмерного масштаба и работающего при температуре в несколько Кельвинов. Помимо этого, такой интерфейс выполняет функцию преобразования уровня сигналов от уровня, используемого в обычной электронике, к уровню сверхпроводящей электроники, который приблизительно в 1000 раз меньше.

Созданное учеными устройство является первым сверхпроводящим прибором, обеспечивающим очень большое изменение параметра проводимости активного элемента, соединяющего сверхпроводник и полупроводник. Помимо этого, для своей работы этот интерфейс требует гораздо меньшего количества энергии, чем другие подобные устройства.

В ближайшем времени исследователи планирую изготовить опытные образцы сверхпроводящих искусственных нейронов, которые будут соединяться с остальной оптико-электронной управляющей частью при помощи новых интерфейсов. После изучения и проверки эффективности работы таких нейронов, ученые смогут приступить к созданию полноценного нейроморфного компьютера, работа которого будет построена на принципах функционирования головного мозга и который будет идеальным решением для реализации систем искусственного интеллекта.

Share Button

Материалы по теме:

Объединение сверхпроводимости со спинтроникой на границе двух материалов открывает совершенно новые перспективы
Когда два региона из сверхпроводящего материала разделены тонким слоем не сверхпроводящего материала, возникает известный квантовый эффект, эффект Джозефсона, благодаря которому два региона объединяются и ...
Компании IBM и Samsung создали новые транзисторы, которые станут ключом к технологиям производства субнанометровых чипов
На проходившей недавно в Сан-Франциско конференции IEDM представители компаний IBM и Samsung объявили об успешной разработке нового типа транзисторов, которые будут располагаться на поверхности ...
Квантовые технологии позволили создать синтезатор радиосигналов следующего поколения
Во многих типах метрологического и радио-коммуникационного оборудования используются устройства, называемые синтезаторами сигналов. И, чем стабильней генерируемый ими сигнал, чем ближе его реальная форма к ...
Созданы логические элементы на основе нейристоров, изготовленных из двумерных материалов
Отдельные нейроны человеческого мозга с высокой скоростью и эффективностью могут выполнять так называемые логические операции. Вычислительные системы, которые подражают работе биологических нейронов, так называемые ...
Найден новый 2D-материал, являющийся превосходной защитой от электромагнитных помех
Благодаря широкому распространению ряда технологий, таких, как радио, телевидение, сотовая связь, Wi-Fi и Bluetooth, все окружающее нас пространство буквально пронизано радиоволнами. Эти радиосигналы обеспечивают ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика