Key Takeaways
- Istraživači kažu da bi napredak u korištenju svjetla za slanje informacija mogao dovesti do izuzetno niske potrošnje energije.
- Istraživači su koristili novu vrstu poluprovodnika za kreiranje kvantnih tačaka raspoređenih poput kartona za jaja.
- Novo istraživanje je među mnoštvom novih tehnologija koje bi mogle omogućiti uređaje ultra male snage.
Nedavni napredak u slanju informacija korištenjem svjetlosti mogao bi dovesti do izuzetno niske potrošnje energije.
Istraživači su demonstrirali kako mogu da koriste kvantni efekat poznat kao nelinearnost da modifikuju i detektuju slabe svetlosne signale. Razvoj bi se na kraju mogao koristiti u ličnim elektronskim uređajima. Ali nemojte očekivati da ćete uskoro vidjeti kvantni gadžet u Best Buy-u.
"Pristup opisan u ovom članku je relevantan i uzbudljiv, ali se čini da je daleko od implementacije, " Scott Hanson, osnivač i glavni tehnološki direktor Ambiqa, firme specijalizovane za uređaje male snage, rekao je u intervjuu putem e-pošte.
"Čipovi koji se koriste u današnjim najnovijim gadžetima bazirani su na otprilike istim 'prekidačima' baziranim na silikonu koji postoje decenijama. Čak i za manje promjene u načinu proizvodnje ovih čipova potrebno je mnogo godina da se implementiraju."
Kvantni efekti vode do otkrića
Istraživači su koristili novu vrstu poluprovodnika za kreiranje kvantnih tačaka raspoređenih poput kartona za jaja. Tim je proizveo ovaj energetski krajolik od kartona jaja s dvije ljuspice poluvodiča, koje se smatraju dvodimenzionalnim materijalima jer su napravljene od jednog molekularnog sloja, debljine samo nekoliko atoma.
Dvodimenzionalni poluprovodnici imaju kvantna svojstva koja se veoma razlikuju od većih komada i mogu se koristiti u uređajima male snage.
Da bi ovo bilo održivo, moramo pronaći način da očuvamo vijek trajanja baterije - što znači pokretanje elektronike sa manje energije.
"Istraživači su se pitali mogu li se detektirati nelinearni efekti održati na ekstremno niskim nivoima snage - sve do pojedinačnih fotona. Ovo bi nas dovelo do fundamentalne donje granice potrošnje energije u obradi informacija", Hui Deng, profesor fizike i viši autor rada u Nature koji opisuje istraživanje, rekao je u saopštenju za javnost.
Jedan od ključnih izazova koji su istraživači morali savladati bio je kako kontrolisati kvantne tačke. Da bi kontrolisao tačke kao grupu sa svetlošću, tim je napravio rezonator tako što je napravio jedno ogledalo na dnu, položio poluprovodnik na njega, a zatim postavio drugo ogledalo na vrh poluprovodnika.
"Morate vrlo čvrsto kontrolirati debljinu tako da poluvodič bude na maksimumu optičkog polja, " rekao je Zhang Long, postdoktorski istraživač u Dengovoj laboratoriji i prvi autor na papiru, u saopštenju za javnost.
Novi 2D poluprovodnici bi mogli da dovedu kvantne uređaje do sobne temperature, a ne do ekstremne hladnoće koja je trenutno potrebna.
"Dolazimo do kraja Mooreovog zakona," rekao je Steve Forrest, profesor inženjerstva i koautor rada, govoreći o trendu udvostručavanja gustine tranzistora na čipu svake dvije godine, u saopštenje.
"Dvodimenzionalni materijali imaju mnoga uzbudljiva elektronska i optička svojstva koja nas, zapravo, mogu dovesti do te zemlje izvan silicijuma."
Ako se Dengovo istraživanje isplati, Ultra-Low Power Devices (ULPD) bi mogli biti od ogromne koristi za korisnike, rekao je Charlie Goetz, izvršni direktor Powercast-a, kompanije za bežičnu energiju, u intervjuu e-poštom."Oni će omogućiti da se sveprisutne IoT mreže konfigurišu i implementiraju. One će, zauzvrat, hraniti AI, koja onda može pretvoriti količinu ulaza u kvalitetan izlaz", dodao je on.
"ULPD-ovi će biti faktor koji će omogućiti zelenije, sigurnije, efikasnije-pametne gradove budućnosti."
Istraživanje mnogih avenija do niske snage
Istraživači istražuju mnoštvo drugih tehnologija koje bi mogle omogućiti uređaje ultra male snage.
"Posljednjih nekoliko godina došlo je do impresivnog napretka u sistemu na čipu (SoC)," rekao je Goetz. "Ovi uređaji male snage mogu godinama raditi na bateriju i, što je još važnije, mogu se napajati bežično na daljinu koristeći radio frekvencije ili u nekim slučajevima infracrveno."
Ljudska rasa pliva u baterijama od pametnog telefona do požarnih alarma, rekao je Hanson. "Ovo brzo postaje neizvodljivo jer naša odjeća, domovi i gradovi oko nas postaju 'pametni' i 'povezani'", dodao je.
"Da bi ovo bilo održivo, moramo pronaći način da očuvamo vijek trajanja baterije - što znači pokretanje elektronike sa manje energije. Tehnologije koje postižu ovaj cilj 'manje energije' su kritične."
