Будущее без кремния? Кристалл-хамелеон стирает границы между памятью и CPU
NewsMakerФазовый переход без фотонов приблизил микросхемы, способные считать быстрее и тратить меньше энергии, чем кремний.
Американские учёные обнаружили способ перевести квантовый материал в скрытое состояние, которое может стать основой для создания сверхбыстрых и энергоэффективных электронных устройств. Речь идёт о металлической фазе в соединении тантал-дисульфида, которая обычно проявляет изолирующие свойства. До сих пор активировать это состояние удавалось только с помощью сверхкоротких лазерных импульсов, но теперь исследователи показали, что тот же эффект можно достичь при резком охлаждении — методе, известном как термический закал.
В ходе эксперимента кристаллы 1T-TaS₂ сначала нагревали до температуры выше 147 градусов по Цельсию, а затем резко охлаждали со скоростью минус 153 градуса в секунду. Это позволило перевести материал в нестабильную смесь двух фаз — проводящей и изолирующей, при которой электроны образуют своеобразные волны плотности заряда. Там, где электроны двигаются свободно, возникает проводимость, а в других зонах они «запираются» и материал становится изолятором.
Авторы исследования подчёркивают, что это первый случай, когда такую смешанную фазу удалось зафиксировать исключительно с помощью изменения температуры. Ранее для этого требовались либо лазеры, либо электрические импульсы, а состояние существовало лишь доли секунды при экстремально низких температурах. Сейчас же оно остаётся стабильным при температуре до 77 градусов и может воспроизводиться многократно.
Это открытие даёт шанс перейти от обычных кремниевых микросхем к новым материалам, которые способны не только хранить, но и обрабатывать данные прямо в своей структуре. Такой подход может существенно сократить энергопотребление и ускорить работу ИИ-систем, для которых перемещение информации между памятью и процессором является особенно ресурсоёмким.
Физик Джон Миллер из Университета Хьюстона, не участвовавший в работе, считает, что квантовые материалы вроде тантал-дисульфида могут стать основой для «вычислений в памяти», где данные обрабатываются и хранятся в одном месте. Это способно снизить энергозатраты без потерь в производительности.
Хотя практическое применение таких материалов ещё впереди, сам факт, что для достижения нужного состояния больше не требуется жидкий азот, делает шаг к реальной интеграции технологии в будущие компьютеры.
Американские учёные обнаружили способ перевести квантовый материал в скрытое состояние, которое может стать основой для создания сверхбыстрых и энергоэффективных электронных устройств. Речь идёт о металлической фазе в соединении тантал-дисульфида, которая обычно проявляет изолирующие свойства. До сих пор активировать это состояние удавалось только с помощью сверхкоротких лазерных импульсов, но теперь исследователи показали, что тот же эффект можно достичь при резком охлаждении — методе, известном как термический закал.
В ходе эксперимента кристаллы 1T-TaS₂ сначала нагревали до температуры выше 147 градусов по Цельсию, а затем резко охлаждали со скоростью минус 153 градуса в секунду. Это позволило перевести материал в нестабильную смесь двух фаз — проводящей и изолирующей, при которой электроны образуют своеобразные волны плотности заряда. Там, где электроны двигаются свободно, возникает проводимость, а в других зонах они «запираются» и материал становится изолятором.
Авторы исследования подчёркивают, что это первый случай, когда такую смешанную фазу удалось зафиксировать исключительно с помощью изменения температуры. Ранее для этого требовались либо лазеры, либо электрические импульсы, а состояние существовало лишь доли секунды при экстремально низких температурах. Сейчас же оно остаётся стабильным при температуре до 77 градусов и может воспроизводиться многократно.
Это открытие даёт шанс перейти от обычных кремниевых микросхем к новым материалам, которые способны не только хранить, но и обрабатывать данные прямо в своей структуре. Такой подход может существенно сократить энергопотребление и ускорить работу ИИ-систем, для которых перемещение информации между памятью и процессором является особенно ресурсоёмким.
Физик Джон Миллер из Университета Хьюстона, не участвовавший в работе, считает, что квантовые материалы вроде тантал-дисульфида могут стать основой для «вычислений в памяти», где данные обрабатываются и хранятся в одном месте. Это способно снизить энергозатраты без потерь в производительности.
Хотя практическое применение таких материалов ещё впереди, сам факт, что для достижения нужного состояния больше не требуется жидкий азот, делает шаг к реальной интеграции технологии в будущие компьютеры.