Recomandări cheie
- Cercetătorii spun că o descoperire în utilizarea luminii pentru a trimite informații ar putea duce la gadgeturi cu un consum de energie extrem de scăzut.
- Cercetătorii au folosit un nou tip de semiconductor pentru a crea puncte cuantice aranjate ca o cutie de ouă.
- Noua cercetare se numără printre o serie de noi tehnologii care ar putea permite dispozitive cu consum redus de energie.
O descoperire recentă în trimiterea de informații folosind lumina ar putea duce la gadgeturi cu un consum de energie extrem de redus.
Cercetătorii au demonstrat cum ar putea folosi un efect cuantic cunoscut sub numele de neliniaritate pentru a modifica și detecta semnale luminoase slabe. Dezvoltarea ar putea fi folosită în cele din urmă în dispozitive electronice personale. Dar nu vă așteptați să vedeți în curând un gadget cuantic în Best Buy.
„Abordarea descrisă în acest articol este relevantă și incitantă, dar pare a fi departe de implementare”, Scott Hanson, fondatorul și directorul de tehnologie al Ambiq, o firmă specializată în dispozitive de consum redus, spus într-un interviu prin e-mail.
„Cipurile folosite în cele mai recente gadget-uri de astăzi se bazează pe aproximativ aceleași „comutatoare” pe bază de siliciu care există de zeci de ani. Chiar și modificările minore ale modului în care aceste cipuri sunt fabricate durează mulți ani pentru a fi implementate.”
Efectele cuantice duc la descoperire
Cercetătorii au folosit un nou tip de semiconductor pentru a crea puncte cuantice aranjate ca o cutie de ouă. Echipa a produs acest peisaj energetic din carton de ouă cu doi fulgi de semiconductor, care sunt considerate materiale bidimensionale deoarece sunt formate dintr-un singur strat molecular, gros de doar câțiva atomi.
Semiconductorii bidimensionali au proprietăți cuantice care sunt foarte diferite de bucăți mai mari și ar putea fi utilizați în dispozitive de putere redusă.
Pentru ca acest lucru să fie durabil, trebuie să găsim o modalitate de a menține durata de viață a bateriei, ceea ce înseamnă să rulăm electronice cu mai puțină putere.
„Cercetătorii s-au întrebat dacă efectele neliniare detectabile pot fi susținute la niveluri de putere extrem de scăzute, până la fotonii individuali. Acest lucru ne-ar duce la limita fundamentală inferioară a consumului de energie în procesarea informațiilor”, Hui Deng, profesor de fizică. și autor principal al lucrării în Nature care descrie cercetarea, a declarat într-un comunicat de presă.
O provocare cheie pe care au trebuit să o depășească cercetătorii a fost cum să controleze punctele cuantice. Pentru a controla punctele ca un grup cu lumină, echipa a construit un rezonator făcând o oglindă în partea de jos, așezând semiconductorul deasupra acestuia și apoi depunând o a doua oglindă deasupra semiconductorului.
„Trebuie să controlați grosimea foarte strâns, astfel încât semiconductorul să fie la maximul câmpului optic”, a spus Zhang Long, cercetător postdoctoral în laboratorul lui Deng și primul autor al lucrării, în comunicatul de presă..
Noii semiconductori 2D ar putea aduce dispozitivele cuantice la temperatura camerei, mai degrabă decât frigul extrem necesar în prezent.
„Ajungem la sfârșitul Legii lui Moore”, a spus Steve Forrest, profesor de inginerie și coautor al lucrării, referindu-se la tendința de dublare a densității tranzistorilor de pe un cip la fiecare doi ani, în comunicatul de presă.
„Materialele bidimensionale au multe proprietăți electronice și optice interesante care ne pot conduce, de fapt, către acel tărâm dincolo de siliciu.”
Dacă cercetarea lui Deng dă roade, dispozitivele de putere ultra-scăzută (ULPD) ar putea fi de un beneficiu enorm pentru utilizatori, a declarat Charlie Goetz, CEO al Powercast, o companie de energie fără fir, într-un interviu prin e-mail.„Vor permite configurarea și implementarea rețelelor IoT omniprezente. Acestea, la rândul lor, vor alimenta AI, care poate apoi converti cantitatea de intrare în ieșire de calitate”, a adăugat el.
„ULPD-urile vor fi factorul favorizant care va conduce la orașe mai ecologice, mai sigure, mai eficiente și inteligente ale viitorului.”
Explorând multe căi către putere redusă
Cercetătorii explorează o serie de alte tehnologii care ar putea permite dispozitive cu putere foarte scăzută.
„Au existat progrese impresionante în spațiul System on a Chip (SoC) în ultimii ani”, a spus Goetz. „Aceste dispozitive cu putere redusă pot funcționa ani de zile cu o baterie și, mai important, pot fi alimentate fără fir la distanță folosind frecvențe radio sau, în unele cazuri, infraroșu.”
Rasa umană înoată în baterii de la smartphone la alarme de incendiu, a spus Hanson. „Acest lucru devine rapid imposibil de gestionat, pe măsură ce hainele noastre, casele și orașele din jurul nostru devin toate „inteligente” și „conectate”, a adăugat el.
„Pentru ca acest lucru să fie sustenabil, trebuie să găsim o modalitate de a păstra durata de viață a bateriei, ceea ce înseamnă să rulăm electronice cu mai puțină putere. Tehnologiile care ating acest obiectiv de „sorbire mai puțină energie” sunt esențiale.”
