Az eddig lehetetlennek hitt egyirányú szupravezető, amellyel négyszázszor gyorsabbak lehetnek a számítógépek

2022 / 04 / 30 / Felkai Ádám
Az eddig lehetetlennek hitt egyirányú szupravezető, amellyel négyszázszor gyorsabbak lehetnek a számítógépek
Az egyirányú, mágneses mező nélküli szupravezetőt a szupravezetők 1911-es feltalálása óta lehetetlennek hitték. Most mégis elkészült – ez pedig új korszakot nyithat az egész világ számára.

1911-ben a holland fizikus, Kamerlingh Onnes felfedezte a szupravezetőket, amelyek lényege, hogy az áram ellenállás nélkül képes rajtuk keresztülhaladni. Ez első pillantásra jó dolog, ugyanakkor mindez azt is jelenti, hogy a szupravezetőben nem lehet az elektromosság áramlását blokkolni vagy gátolni, az pedig végképp lehetetlen, hogy szabályozzuk az áramlás irányát – pedig ez a számítástechnikai felhasználás alapja kellene, hogy legyen. Ettől független többen is tanulmányozták a szupravezetők ilyetén felhasználását, a hetvenes években például az IBM próbálta bevezetni a technológiát a számítástechnikába, de sikertelenül – akkor lényegében azzal zárult a kísérlet, hogy a szupravezetőkre épülő számítógép lehetetlen. A mostani kutatás épp ezért jelentheti egy új korszak nyitányát – ahogy a kutatásvezető, Mazhar Ali fogalmazott:

„Ha 20. század a félvezetők korszaka volt, úgy a 21. a szupravezetők korszaka lehet.”

Hogy érzékeltessük valamiképp a megvalósult lehetetlent, íme egy hasonlat: az egyirányú szupravezető olyan, mint egy olyan speciális jég lenne, amelyen az egyik irányba csúszva abszolút nincs súrlódás, a másik irányba viszont totális a súrlódás. A mostani találmány, a Josephson Dióda azonban nem jöhetett volna létre egy új anyag, az Nb3Br8 nevű, kétdimenziós kvantumanyag nélkül – hogy a mágneses mező nélküli, csak egy irányba vezető szupravezető megvalósult, az ennek, az amerikai Johns Hopkins Egyetemen kifejlesztett anyagnak köszönhető. Háromdimenziós anyagokkal ugyanis nem lehetett volna felépíteni azt a pár atomnyi vastag „szendvicset”, amely a szóban forgó dióda alapját jelenti.

Három kérdés merül fel: mik a lehetséges alkalmazási területek, mennyire megbízható a dióda működése, illetve mik a kutatók további tervei ezzel kapcsolatban?

Jelenleg sok technológia épül az immár réginek nevezhető szupravezetőkre, például az orvosi képalkotó eljárás, az MRI. Illetve erre épülnek a jelenlegi kvantumszámítógépek is. Most azonban lehetővé válik olyan eszközök kifejlesztése is, amik eddig csak és kizárólag félvezetőkkel voltak megvalósíthatóak. Ennek lenne egy környezetvédelmi vonzata, hiszen ezek a számítógépek sokkal energia-hatékonyabbak lennének, viszont emellett a jelenlegi 3-4 százszorosára ugrana a számítási sebesség. Mindehhez azonban még hátravan pár lépés – először is el kell érni, hogy a szupravezető magasabb üzemeltetési hőmérsékleten (-196 Celsius-fok vagy 77 K felett) is működjön, mert így már folyékony nitrogént is lehetne használni a hűtéshez. Ezt követi, hogy megvalósítsák az ipari léptékű gyártást, mivel eddig csak a koncepció működőképességét szerették volna bizonyítani, ezért csak néhány ilyen dióda létezik mindössze.

A szupravezető azonban valóban működőképes, ezt több módon is ellenőrizték, például sikerült többször, eltérő körülmények, kutatók, eszközök, sőt adott esetben országok esetén is reprodukálni a kutatási eredményt. Mint a kutatásvezető fogalmazott: „Sok készüléket építettünk fel különböző anyagokból az alapokról, és minden alkalommal ugyanazokat a tulajdonságokat találtuk, még akkor is, ha különböző országokban különböző gépeken más-más ember végezte a mérést.”

A kutatók emellett is végeztek több ellenőrzést is, például „megfordították” a diódát, és a várakozásoknak megfelelően az egyik irányba nem jelent meg ellenállás, a másikban viszont igen.

Mindez igencsak biztató, de ezek a szupravezetők első körben nem az otthoni eszközökben terjednek majd el, hanem a szerverfarmok és a szuperszámítógépek szegmensét fogják brutálisan átalakítani. Ez azonban kihatással lesz a mindennapi életre is, mivel a világ amúgy is a centralizált számítási feladatok irányába mozdult el, vagyis a komolyabb számítási feladatokat a fentebb említett eszközök és intézmények végzik, ahol az energiaelosztás, hűtés könnyebben menedzselhető feladatot jelent, mintha ezeket a feladatokat szétszórva végeznénk. Ráadásul ez a meglévő infrastruktúra elég olcsón átállítható a Josephson Diódára alapuló eszközök fogadására.

Magyarán akad még tennivaló, elsősorban a hűtés és nagyüzemi előállítás kidolgozása kapcsán, azonban a legfontosabb már bebizonyosodott: a lehetetlen igenis lehetséges – és a centralizált IT, valamint a szuperszámítógépek világa talán épp forradalom előtt áll. És ezzel együtt a mindennapjaink is.

(Kép: Művészi ábrázolás egy szupravezető chipről/TU Delft)


Itt tart ma a szexipar, nézz körül a Vágyaim.hu-nál, milyenek 2024-ben az okos-szexeszközök!
A Marketplace sem mentes a csalóktól - a megoldás az adásvételi szerződés
A Marketplace sem mentes a csalóktól - a megoldás az adásvételi szerződés
Az internetes kereskedelem széles termékpalettájával és az egyre kedvezőbb ajánlatok térnyerésével egyre csak nő az online vásárlások száma. Ezzel párhuzamosan a vásárlásokat érintő csalások és visszaélések száma is egyre gyakoribbnak bizonyul. A megoldás a megfelelő körültekintés és a tájékozódás. Nagyban növeli a vásárlás biztonságát a piactereken az adásvételi szerződés készítése, amelyet a Szerzivel ma már könnyen és egyszerűen elkészíthet otthonról.
Még meg sem jelent, de máris komoly konkurenciát kapott az OpenAI csodaszámba menő videógenerátora
Még meg sem jelent, de máris komoly konkurenciát kapott az OpenAI csodaszámba menő videógenerátora
A Kuaishou nevű cég generatív mesterséges intelligenciája a Sorához hasonló minőségű videókat készít a beírt parancsok alapján, ráadásul korlátozottan már a nagyközönség számára is elérhető - igaz, egyelőre csak Kínában.
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.