Дослідники Массачусетського технологічного інституту розробили надпровідні випрямлячі на основі надпровідних діодів (SD), які перетворюють змінний струм у постійний на одному чіпі. Дослідники з Центру плазмових наук та термоядерного синтезу Массачусетського технологічного інституту (MIT) розробили випрямляч на основі надпровідного діода (SD), який допомагає подавати постійний струм (DC) до надпровідних класичних та квантових комп’ютерів. Ця технологія може допомогти в пошуку темної матерії в схемах детектування, що працюють у дослідницьких інститутах, таких як CERN.
Прогнозується, що розвиток таких технологій, як штучний інтелект (ШІ), багаторазово збільшить споживання енергії центрами обробки даних у найближчі роки. Сучасні обчислення працюють на кремнії, який може обробляти великі обсяги інформації, але також не є енергоефективним. Напівпровідникова природа компонентів призводить до великих втрат енергії, яка виділяється у вигляді тепла. Надпровідна електроніка є потенційною альтернативою цій проблемі, оскільки вона може забезпечити високоякісні обчислювальні рішення. Однак, системи працюють при поєднанні наднизьких та кімнатних температур і використовують багато проводів для з’єднання цих двох компонентів разом. Якщо надпровідна електроніка має замінити напівпровідникову, вона має стати більш спрощеною, над чим дослідники з Массачусетського технологічного інституту працюють вже деякий час.
Перетворення змінного струму в постійний
Для ефективної роботи обчислювальних компонентів схеми повинні перетворювати вхідний змінний струм (AC) на постійний струм (DC). Це ще важливіше та складніше для напівпровідникової електроніки, оскільки це перетворення має здійснюватися майже за нульових температур.
Для квантових комп’ютерів джерело живлення має вирішальне значення, оскільки його подача може спричиняти перешкоди через надмірне нагрівання або електромагнітний шум. Більшість цього шуму походить від багатьох проводів, що з’єднують компоненти з температурою навколишнього середовища з тими, що працюють на наднизькотемпературній електроніці.
Дослідницька група під керівництвом Джагадішеша Мудери з Центру плазмових наук та термоядерного синтезу Массачусетського технологічного інституту вирішила цю проблему, розробивши надпровідний випрямляч на основі надпровідного діода (SD), який може досягти перетворення змінного струму в постійний на одному кристалі та зменшити кількість задіяних проводів.
Побудова схеми діодного моста
Мудера та його команда раніше працювали над випрямлячами на основі надпровідних диференціалів (SD), виготовленими з тонких шарів надпровідного матеріалу. Хоча до цього підходу вже кілька років існує певний інтерес, робота обмежувалася роботою з окремими надпровідними диференціалами (SD).
У своїй нещодавній роботі дослідники успішно інтегрували чотири SD-дистриб’ютори та досягли перетворення змінного струму в постійний за кріогенних температур. Це досягнення може допомогти досягти чистішої роботи квантових систем шляхом зменшення теплового та електромагнітного шуму, що поширюється через дроти схеми.
«Наша робота відкриває двері до появи високоенергоефективних, практичних суперкомп’ютерів на основі надпровідності в найближчі кілька років», – сказав Мудера в прес-релізі. «Крім того, ми очікуємо, що наші дослідження покращать стабільність кубітів, одночасно стимулюючи програму квантових обчислень, наближаючи її реалізацію».