محققان دانشگاه توکیو موفق به ساخت یک دستگاه سوئیچینگ مغناطیسی شدهاند که میتواند با سرعتی ۱۰۰۰ برابر سریعتر از سریعترین شتابدهندههای هوش مصنوعی موجود در بازار عمل کند، در حالی که مصرف انرژی بسیار پایین و گرمای بسیار کمی دارد . این دستاورد که در مجله معتبر Science منتشر شده است، میتواند مشکل داغ شدن بیش از حد و مصرف بالای باتری در دستگاههای الکترونیکی را حل کرده و راه را برای کامپیوترها و گوشیهای هوشمند فوقکارآمد هموار کند .
به گزارش آی سی تی نیوز، محققان دانشگاه توکیو به سرپرستی پروفسور تومو ناکاتسوجی موفق به ساخت یک دستگاه اسپینترونیک (اسپینترونیک) شدهاند که از مواد ضدفرومغناطیس (Antiferromagnet) ساخته شده است. این دستگاه که از ترکیب منگنز و قلع (Mn3Sn) ساخته شده، میتواند حالت مغناطیسی دودویی (Binary State) خود را در مدت زمان ۴۰ پیکوثانیه تغییر دهد.
پیکوثانیه چیست؟
برای درک اهمیت این دستاورد، باید بدانیم که یک پیکوثانیه برابر با یک تریلیونم ثانیه است. این زمان ۱۰۰۰ برابر کوتاهتر از یک نانوثانیه است که استاندارد فعلی سوئیچینگ در پردازندههای سیلیکونی مدرن محسوب میشود. به عبارت دیگر، این دستگاه میتواند در یک ثانیه، هزار میلیارد بار وضعیت خود را تغییر دهد.
راهحل مشکل داغی پردازندهها
یکی از مهمترین چالشهای صنعت نیمههادی، رابطه مستقیم بین سرعت پردازنده و گرمای تولید شده است. هرچه پردازنده سریعتر باشد، گرمای بیشتری تولید میکند و این موضوع منجر به مصرف انرژی بالا و فشار عظیم بر زیرساخت مراکز داده میشود .
محققان معتقدند با استفاده از فناوری اسپینترونیک، این مشکل اساسی حل شده است. در اثبات مفهوم (Proof of Concept) ارائه شده، ارسال یک پالس الکتریکی ۴۰ پیکوثانیهای از طریق ماده ضدفرومغناطیس برای تغییر حالت مغناطیسی، گرمای مقاومتی (Resistive Heat) بسیار کمی نسبت به سوئیچهای محاسباتی سنتی تولید میکند.
کاربردهای بالقوه
پروفسور تومو ناکاتسوجی از دانشگاه توکیو اعلام کرده است که این فناوری میتواند کاربردهای گستردهای داشته باشد، از جمله، دسترسی به سرویسهای کوانتومی مبتنی بر ابر، قابل دسترس کردن محاسبات کوانتومی نوری برای کاربران عمومی، و کاهش چشمگیر زمان دانلود دادهها، این امکان وجود دارد که دادهای که دانلود آن یک ساعت طول میکشد، در یک ثانیه پردازش شود.
محدودیتها و چشمانداز آینده
با وجود این پیشرفت چشمگیر، محققان تأکید میکنند که افزایش ۱۰۰۰ برابری سرعت سوئیچینگ به معنای افزایش ۱۰۰۰ برابری سرعت کلی کامپیوتر نیست. یک کامپیوتر فقط یک سوئیچ نیست؛ بلکه به صدها مؤلفه سختافزاری و نرمافزاری وابسته است که باید هماهنگ با یکدیگر کار کنند .
علاوه بر این، این فناوری هنوز در مراحل تحقیقاتی است و حداقل چند سال طول میکشد تا به محصولات تجاری راه پیدا کند. چالش اصلی، انتقال قابلاعتماد و اقتصادی این فناوری از آزمایشگاههای تحقیقاتی به کارخانههای تولید تجاری است .
