Магнитные биты. Фотография авторов статьи.

Физики из США создали сверхэкономичный магнитный чип, который тратит на запись одного бита информации в миллион раз меньше энергии, чем классические транзисторы в современных полупроводниковых компьютерах.

Ученые из университета Беркли разработали и явили миру необычные «магнитные» чипы, которые тратят на совершение всех элементарных операций в миллион раз меньше энергии, чем транзисторы в современных полупроводниковых компьютерах, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advances.

«Главной проблемой при разработке современных компьютеров, и, в принципе, всей существующей электроники являются энергоаппетиты этих устройств. Увеличение скорости работы транзисторов требует все больше и больше энергии. Чипы стали настолько горячими, что они буквально плавятся во время работы», — заявил Джеффри Бокор из университета Калифорнии в Беркли (США).

По словам Бокора, его команда пыталась понять, насколько в принципе возможно снизить потребление микроэлектронных устройств, экспериментируя с альтернативами современным кремниевым транзисторам.

Как объясняют ученые, одной из самых привлекательных альтернатив подобного рода являются магнитные биты, в которых роль нулей и единиц играют не потоки электронов, а направление намагниченности у небольших наночастиц. «Переворот» этого направления на обратное требует относительно небольшого и фиксированного количества энергии, и Бокор и его коллеги предположили, что это позволит заметно сократить аппетиты и тепловыделение устройства.

Результаты эксперимента превзошли их ожидания – на запись и чтение одного бита информации их чип тратил всего четыре зептоджоуля (10 в минус 21 степени джоуля). Подобное значение в миллион раз меньше, чем то количество энергии, которое тратят современные компьютеры на обработку одного бита.

Более того, как показали замеры Бокора и его коллег, оно соответствует так называемому пределу Ландауэру – теоретически минимальному количеству энергии (три зептоджоуля), которое любая вычислительная система должна тратить на манипуляцию одним битом данных вне зависимости от ее технической реализации. Это означает, что данный чип достиг максимально возможной эффективности и что человечество может создать гораздо более экономичные компьютеры, нежели чем те, которые существуют сегодня.

Как подчеркивают ученые, созданный им чип пока далек от практических применений и не стоит ожидать того, что сверхэкономичные компьютеры появятся на прилавках магазинов завтра или через год. Тем не менее, его создание говорит о том, что их разработка возможна и не является научной фантастикой.

Физики уменьшили энергетические аппетиты компьютеров в миллион раз