Учени създадоха суич, който е 1000 пъти по-бърз от AI чиповете и почти не генерира топлина

Изследователи от Токийския университет разработиха магнитно превключващо устройство, което може да работи със скорост до 1000 пъти по-висока от най-бързите AI ускорители, предлагани днес на пазара, но използва само малка част от необходимата енергия и генерира минимална топлина. Новото изобретение може потенциално да реши проблема с прегряването и изтощаването на батериите в електрониката, проправяйки пътя за свръхефективни компютри и смартфони.

Изследването, което бе публикувано в Science, се базира на друго проучване, публикувано в Nature през януари 2025 г. То демонстрира нов начин за обръщане на двоичното магнитно състояние с пикосекундна скорост - огромно подобрение в сравнение с превключването в наносекунден мащаб, считано за стандартно за съвременните силициеви процесори.

Изследването може да доведе до нова технология, която да се справи с основния проблем на конвенционалните процесори - топлината. Скоростта на един процесор е правопропорционална на количеството топлина, което той генерира, т.е. колкото по-бързо работи, толкова повече топлина генерира. Това води до прекомерна консумация на енергия, която натоварва значително инфраструктурата на центровете за данни.

Авторите на изследването смятат, че най-накрая са решили този проблем, като са създали ново спинтронно устройство, използвайки съединение на манган и калай (Mn3Sn), известно като антиферомагнит. Спинтронните устройства използват както заряда, така и спина на електроните в специализирани материали за обработка, съхранение и предаване на данни, вместо да разчитат единствено на заряда, както е при традиционните полупроводници.

Като доказателство за концепцията изследователите демонстрираха, че изпращането на 40-пикосекунден електрически импулс през антиферомагнита, за да се преобърне магнитното му състояние от една бинарна позиция в друга, генерира минимална съпротивителна топлина в сравнение с традиционните компютърни превключватели. Освен това се изразходва съвсем малка част от енергията, използвана от съвременните AI ускорители, което поражда надежди за по-бърз и по-ефективен AI хардуер в бъдеще.

В случай че се интересувате, една пикосекунда е невероятно кратка единица време, равна на една трилионна част от секундата. Тя е 1000 пъти по-кратка от наносекундата и се използва предимно от физиците за измерване на времето на живот на субатомните частици и времето, необходимо за разкъсване на определени химични връзки.

Ако технологията може надеждно и икономически изгодно да премине от изследователските лаборатории към търговските фабрики, тя може да намери приложение в квантовите облачни услуги, което ще направи оптичните квантови изчисления достъпни за обикновените потребители.