El chip de niobio superconductor rompe los estándares de consumo de energía de silicio

Cuando se trata de eficiencia energética, las computadoras actuales consumen unos ocho órdenes de magnitud más que el mínimo teórico. Claramente, hay margen de mejora.

Hoy, Quentin Herr y sus colegas de Northrop Grumman Systems en Baltimore revelan un dispositivo lógico superconductor que usa 300 veces menos energía que los chips de silicio convencionales. Eso será un shock para los fabricantes de chips cuyos intentos de mejorar la eficiencia energética palidecen en comparación.

Las leyes de la física ayudan, por supuesto. La potencia disipada por un transistor convencional depende de su tamaño y del material del que está hecho.

En comparación, la energía disipada por el equivalente superconductor, la unión de Josephson, está determinada solo por el ruido térmico, y el sistema está completamente libre de la molesta resistencia que consume energía en los dispositivos convencionales.

Para aprovechar esto, Herr y sus colegas desarrollaron y construyeron un nuevo tipo de dispositivo conocido como chip de lógica cuántica recíproca. Su chip superconductor está hecho de niobio, opera a 4,2 kelvin y consta de 1600 uniones Josephson.

Dicen que puede funcionar a velocidades de reloj de 6 Ghz con una fuente de alimentación de 6 mW, que son posibles velocidades más rápidas y que este rendimiento puede escalar a chips con un millón de uniones. Y lo hace con una tasa de error de bits inferior a 10 ^ -40. Eso es prácticamente nada.

Pero el cuentagotas es el consumo de energía que está solo tres órdenes de magnitud por encima del límite teórico.

Ese no es el consumo de energía del enchufe de pared, por supuesto, ya que debe tenerse en cuenta el elevado costo del enfriamiento. Pero incluso cuando lo es, Herr y compañía dicen que el nuevo dispositivo supera el consumo de energía de silicio en un factor de 300. Eso hace que la lógica superconductora sea una opción tentadora para la informática de alta gama, para la cual las facturas de energía son un costo considerable. En 2007, la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. Calculó que los servidores y centros de datos de EE. UU. Consumen unos 12 GW de energía, equivalente a la producción de 25 plantas de energía. Reducirlo por un factor de 300 ahorraría unos pocos dólares. El niobio también ofrece un extra interesante. Naturalmente, la radiación es dura, lo que significa que estos chips pueden ser especialmente adecuados para operar en el espacio u otros entornos altamente radiactivos. Ese es el tipo de cosas que pueden ayudar a generar financiación militar. De hecho, el trabajo de Herr y sus colegas fue financiado en parte por Defense MicroElectronics Activity, una organización de investigación militar con sede en Sacramento. Curiosamente, el dispositivo también podría convertirse fácilmente para funcionar en el régimen de computación cuántica, simplemente enfriándolo a unos pocos milikevin. Eso podría convertirlo en un trampolín útil hacia las tecnologías cuánticas. Que esta tecnología haya salido de Northrop es algo sorprendente. Esta es una empresa que fabrica el UAV Global Hawk y el bombardero B-2 junto con muchas otras tecnologías militares. Sin embargo, el trabajo de Herr lo convierte repentinamente en un jugador en el mundo de la computación de próxima generación. Será interesante ver a dónde va esto Ref: arxiv.org/abs/1103.4269 : Lógica de superconductores de potencia ultrabaja Ahora puede seguir el blog de The Physics arXiv en Gorjeo esconder