Przedstawiciele Massachusetts Institute of Technology mówią o rodzaju przełącznika, którego kluczowym zastosowaniem mogłyby być obniżanie zużycia energii przez układy obliczeniowe o dużej mocy. Zadowalające wyniki pojawiły się wcześnie, bo na początkowych etapach rozwoju tego projektu. Perspektywy są kuszące, ponieważ w grę wchodzi nawet wykorzystanie takiego nadprzewodnika jako integralnej części technologii obliczeń kwantowych.
Czytaj też: To jest zbyt piękne, aby było prawdziwe. Rewolucyjny nadprzewodnik to niesamowity przełom
Szczegóły na ten temat są dostępne na łamach Physical Review Letters. Jagadeesh Moodera, główny autor badań, opisuje diodę nadprzewodzącą jego zespołu jako solidną i mogącą działać w szerokim zakresie temperatur. Jej rozmiary są naprawdę mikroskopijne, ponieważ mówimy o strukturze 1000 razy cieńszej niż wynosi średnica ludzkiego włosa. Co więcej, jest ona łatwo skalowalna, a na jednym waflu krzemowym można wyprodukować miliony takowych.
Półprzewodnikowe układy komputerowe zawierają miliardy urządzeń podobnych do diod i nazywanych tranzystorami. Mają one jednak poważny problem: na skutek oporu elektrycznego mogą się nagrzewać, przez co im większa moc układu, tym wyższe zapotrzebowanie na energię potrzebną do ich chłodzenia. Jest to szczególną bolączką w centrach danych, powiązanych między innymi z przetwarzaniem w chmurze.
Opracowany nadprzewodnik mógłby posłużyć między innymi do przesyłania energii potrzebnej do chłodzenia urządzeń działających w centrach danych
Skala wyzwania jest gigantyczna, ponieważ pojawiły się przewidywania, w myśl których jeszcze w tej dekadzie takie centra odpowiadały za niemal ⅕ światowego zapotrzebowania na energię. Nadprzewodniki mogłyby stanowić w tym kontekście wybawienie, ponieważ dzięki nim można przesyłać prąd bez oporu. Wymaga to niestety skrajnie niskich temperatur, choć ostatnimi czas świat nauki obiegła głośna informacja od badaczy z Korei Południowej. Twierdzą oni, że udało im się osiągnąć nadprzewodnictwo w temperaturze pokojowej. Jeśli się to potwierdzi, będziemy mogli mówić o jednej z największych rewolucji XXI wieku, choć eksperci są podzieleni – niektórzy wyrażają sceptycyzm co do prawdziwości dokonań azjatyckich naukowców.
Bez względu na to, o jakiej temperaturze mowa, jeśli już nadprzewodnictwo wchodzi w grę, to jest ono bardzo pożądane. Nadprzewodniki transportują energię znacznie wydajniej niż półprzewodniki, w przypadku których da się zauważyć straty energii w postaci ciepła. Jeśli chodzi o początki przytoczonych badań, to przed trzema laty Moodera i reszta jego zespołu znaleźli dowody na istnienie cząstek zwanych fermionami Majorany. Okazało się, że platforma materiałowa wykorzystywana w eksperymentach dotyczących tych cząstek mogłaby być zastosowana względem diod.
Jedna z opracowanych diod powstała poprzez nałożenie nadprzewodnika na ferromagnetyk, czyli materiał wytwarzający własne słabe pole magnetyczne. Został on następnie namagnesowany, a dioda okazała się stabilna nawet po wyłączeniu pierwotnego pola magnetycznego. Dalsze eksperymenty wykazały, iż asymetria krawędzi diod pozwoliła zwiększyć wydajność z 20 do ponad 50 procent. Wydaje się, że w ramach dalszych badań możliwe będzie dodatkowe wyśrubowanie tego rezultatu. Mając na uwadze dotychczasowe wyniki i to, na jak wczesnym etapie są badania, pozostaje jedynie uzbroić się w cierpliwość.
