Физики создали почти не потребляющий энергии магнитный чип

Ученые из Калифорнийского университета в Беркли (The University of California, Berkeley) в США продемонстрировали работу магнитного чипа, потребляющего для проведения вычислений минимально возможное количество энергии.

В рамках эксперимента ученые продемонстрировали так называемый предел Ландауэра — минимально возможное количество тепла, которое может выделять при работе вычислительная система. В 1961 году инженер из компании IBM Рольф Ландауэр посчитал, что при стирании одного бита информации в любой вычислительной системе должно выделяться некоторое минимальное количество тепловой энергии. Это минимальное количество зависит от окружающей температуры. При комнатной температуре это значение энергии равняется примерно 3 септоджоулям (трем триллионным от миллиардной доли джоуля).

Современные транзисторы в микропроцессорах при обработке одного бита информации выделяют в несколько тысяч раз больше энергии, но даже это количество можно считать ничтожным. Тем не менее если учитывать, что микропроцессоры включают в себя миллиарды микроскопических транзисторов, каждый из которых совершает более миллиарда операций в секунду, то выделение тепловой энергии процессора целиком приобретает ощутимое значение. Из-за этого процессоры при работе сильно греются, что заставляет тратить дополнительную энергию на их охлаждение.

Американским физикам удалось создать такую вычислительную систему, которая тратит на запись и чтение одного бита информации энергию, примерно равную пределу Ландауэра.

Для этого ученые использовали так называемые магнитные биты — мельчайшие намагниченные наночастицы. Такая частица может быть развернута в одном из двух направлений в соответствии с внешним магнитным полем. Одно из этих направлений можно принять соответствующим 0, а другое – 1.

В рамках эксперимента на поворот и считывание информации с одной такой частицы, осуществляемые с помощью лазера, затрачивалась энергия примерно в 3 септоджоуля — это в миллион раз меньше, чем аналогичные энергетические затраты в современных процессорах.

Достижение физиков открывает для ученых дорогу к созданию электроники со сверхмалым энергопотреблением, но для внедрения подобных технологий в производство, по словам ученых, должно пройти "больше времени".

"Значение этого результата в том, что он показал: современные компьютеры далеки от фундаментального предела и в будущем возможно резкое сокращение их энергопотребления", — рассказал один из авторов научной работы, профессор Джеффри Бокор.шаблоны для dle 11.2