Ключови изводи
- Изследователи казват, че пробивът в използването на светлина за изпращане на информация може да доведе до джаджи с изключително ниска консумация на енергия.
- Изследователите са използвали нов вид полупроводник, за да създадат квантови точки, подредени като картонена кутия за яйца.
- Новото изследване е сред множеството нови технологии, които биха могли да позволят устройства с ултра ниска мощност.
Неотдавнашен пробив в изпращането на информация с помощта на светлина може да доведе до джаджи с изключително ниска консумация на енергия.
Изследователите демонстрираха как могат да използват квантов ефект, известен като нелинейност, за да променят и откриват слаби светлинни сигнали. Разработката в крайна сметка може да се използва в персонални електронни устройства. Но не очаквайте скоро да видите квантова джаджа в Best Buy.
"Подходът, описан в тази статия, е уместен и вълнуващ, но изглежда, че е далеч от внедряването, " Скот Хансън, основател и главен технологичен директор на Ambiq, фирма, специализирана в устройства с ниска мощност, каза в интервю по имейл.
"Чиповете, използвани в днешните най-нови джаджи, са базирани на приблизително същите "превключватели", базирани на силиций, които съществуват от десетилетия. Дори незначителните промени в начина, по който се произвеждат тези чипове, отнемат много години за внедряване."
Квантовите ефекти водят до открития
Изследователите са използвали нов вид полупроводник, за да създадат квантови точки, подредени като картонена кутия за яйца. Екипът създаде този енергиен пейзаж от кашон за яйца с две люспи полупроводници, които се считат за двуизмерни материали, защото са направени от един молекулярен слой с дебелина само няколко атома.
Двуизмерните полупроводници имат квантови свойства, които са много различни от по-големите парчета и могат да се използват в устройства с ниска мощност.
За да бъде това устойчиво, трябва да намерим начин да запазим живота на батерията - което означава да работим с електроника с по-малко енергия.
"Изследователите се чудеха дали откриваемите нелинейни ефекти могат да бъдат поддържани при изключително ниски нива на мощност - до отделни фотони. Това би ни довело до фундаменталната долна граница на консумация на енергия при обработката на информация", Хуей Денг, професор по физика и старши автор на статията в Nature, описваща изследването, се казва в съобщение за новини.
Едно ключово предизвикателство, което изследователите трябваше да преодолеят, беше как да контролират квантовите точки. За да контролира точките като група със светлина, екипът построи резонатор, като направи едно огледало в долната част, постави полупроводника върху него и след това постави второ огледало върху полупроводника.
"Трябва да контролирате дебелината много строго, така че полупроводникът да е на максимума на оптичното поле", каза Джан Лонг, постдокторант в лабораторията на Денг и първият автор на хартията, в прессъобщението.
Новите 2D полупроводници могат да доведат квантовите устройства до стайна температура, а не до екстремния студ, който се изисква в момента.
"Идваме към края на закона на Мур", каза Стив Форест, професор по инженерство и съавтор на доклада, като се позовава на тенденцията плътността на транзисторите на чип да се удвоява на всеки две години, през съобщението за новините.
"Двуизмерните материали имат много вълнуващи електронни и оптични свойства, които всъщност могат да ни отведат до тази земя отвъд силиция."
Ако изследванията на Денг се изплатят, устройствата с ултра ниска мощност (ULPD) могат да бъдат от огромна полза за потребителите, каза Чарли Гетц, главен изпълнителен директор на Powercast, компания за безжична енергия, в интервю по имейл.„Те ще дадат възможност за конфигуриране и разгръщане на повсеместни IoT мрежи. Те от своя страна ще захранват AI, който след това може да преобразува количеството на входа в качествен изход“, добави той.
"ULPDs ще бъде благоприятният фактор, който ще доведе до по-екологични, по-безопасни, по-ефективни-интелигентни градове на бъдещето."
Изследване на много пътища към ниска мощност
Изследователите изследват множество други технологии, които биха могли да позволят устройства със свръхниска мощност.
„През последните няколко години има впечатляващ напредък в областта на системите върху чип (SoC),“каза Гец. „Тези устройства с ниска мощност могат да работят с години на батерия и, което е по-важно, могат да се захранват безжично от разстояние, използвайки радиочестоти или в някои случаи инфрачервена връзка.“
Човешката раса плува в батерии от смартфон до пожарни аларми, каза Хансън. „Това бързо става неуправляемо, тъй като нашите дрехи, домове и градовете около нас стават „умни“и „свързани“, добави той.
"За да бъде това устойчиво, трябва да намерим начин да запазим живота на батерията - което означава да работим с електроника с по-малко енергия. Технологиите, които постигат тази цел за "отпиване на по-малко енергия", са критични."
