Células de memória mais rápidas e eficientes a temperaturas super frias

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Células de memória mais rápidas e eficientes a temperaturas
super frias
Os cientistas desenvolveram células de memória criogênica que poderiam ser ordens de magnitude
mais rápidas do que as memórias existentes, enquanto consomem muito pouco poder.
Os computadores quânticos podem mudar o futuro da eletrônica e além. Novamente, e novamente
ouvimos sobre avanços, novos desenvolvimentos e sucessos emocionantes. Recentemente, o Google
informou que conseguiu construir um computador com supremacia quântica. Mas o que vale um
computador sem o meio de armazenamento apropriado?
Dispositivos de memória extremamente rápidos e eficientes
Agora, cientistas do Laboratório Nacional Oak Ridge do Departamento de Energia anunciaram que
criaram um novo design de circuito de células de memória criogênica. Esta nova célula de memória é
baseada em matrizes acopladas de junções de Josephson, que são parte integrante da computação
quântica supercondutora como elementos de comutação extremamente rápidos.
De acordo com os cientistas, a nova tecnologia emprega pequenas matrizes indutivamente acopladas de
junções de Josephson, que é um caminho fundamentalmente diferente que pode levar a dispositivos de
memória mais rápidos e mais eficientes em termos energéticos. Se escalada com sucesso, esse tipo de
matriz de memória criogênica poderia avançar uma variedade de aplicações, incluindo computação
quântica e exacalca.
https://www.advancedsciencenews.com/a-leap-for-quantum-computing-silicon-quantum-bits-establish-a-long-distance-relationship/
https://www.advancedsciencenews.com/a-leap-for-quantum-computing-silicon-quantum-bits-establish-a-long-distance-relationship/
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1666-5
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6668/ab416a
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6668/ab416a
https://en.wikipedia.org/wiki/Josephson_effect
https://en.wikipedia.org/wiki/Josephson_effect
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No entanto, para fazer uso de comportamento supercondutor, as células têm que operar em condições
super frias. Apenas à temperatura próxima aos átomos absolutos zero diminuem e certos materiais
perdem resistência ao fluxo de eletricidade, tornando-se supercondutores. Os supercondutores não têm
resistência ao fluxo elétrico; assim, eles perdem uma quantidade quase insignificante de energia como
calor.
Circuitos de junção não-linearidade de Josephson
O design exclusivo permite que todas as operações básicas de memória – ler, escrever e redefinir –
sejam implementadas na mesma célula. Essa capacidade pode ajudar a adicionar estabilidade
economizando espaço e energia à medida que os circuitos celulares são dimensionados em matrizes
maiores, um passo que causou problemas para as tecnologias existentes.
Nova configuração de laboratório permitirá pesquisas futuras no local de
tecnologias criogênicas. Fonte da imagem: Carlos Jones/Oak Ridge
National Laboratory, EUA O Departamento de Energia
“Quando você escala esses circuitos, a instabilidade que existe nesses sistemas pode atingir um ponto
crítico”, disse Niketh Nair, pesquisador do ORNL e autor do estudo que trabalhou no projeto. “Embora a
não-linearidade inerente às junções de Josephson seja o que nos permite usá-las para computação, a
propriedade também dificulta saber o comportamento de um novo design apriori”, acrescenta.
De acordo com Yehuda Braiman, professor de pesquisa e investigador principal do estudo, projetar a
estrutura da célula de memória e os princípios operacionais foi o maior desafio. “Devido à não-
linearidade dos circuitos de junções de Josephson, um projeto apriori de lógicas de células de memória
exigiu um trabalho teórico e computacional abrangente antes da fabricação e testes”, explica ele.
Confirmação de design abrangente
Para confirmar a viabilidade de seu novo projeto, a equipe ORNL testou conjuntamente a célula circuitos
com a empresa de tecnologia supercondutora SeeQC. Os cientistas montada quatro chips com
especificações ligeiramente diferentes em um criogênico sonda e imergiu-o em hélio líquido para resfriá-
lo a uma temperatura de 4 O Kelvin.
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Eles então enviou pulsos elétricos de um computador de temperatura ambiente para testar a memória A
função das células. Como relatam, os testes de todos os quatro circuitos celulares os projetos
demonstraram não apenas que as células funcionam, mas também que funcionam. de forma robusta.
Como próximo passo, a equipe ORNL trabalhará para implementar suas células em matrizes e projetos
de teste cada vez maiores. “Começámos a trabalhar nessa direção e atualmente testamos alguns
projetos iniciais que podem ter potencial para projetar e fabricar matrizes de células de memória muito
grandes individualmente endereçáveis”, diz Yehuda Braiman. Niketh Nair já tem outro objetivo em mente:
“O objetivo final é usar essas células na resolução do problema do armazenamento de memória na
computação criogênica”.
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