能效更高的新型超導二極管面世，有望提升量子計算機和AI性能
2023-06-12 06:23:17
來源：科技日報
美國明尼蘇達大學雙城分?？茖W家開發(fā)出一種新型超導二極管，該器件更節(jié)能，可一次處理多個電信號，還包含一系列控制能量流動的門，而此前的超導二極管不具備這一功能。新型超導二極管有助擴大量子計算機的規(guī)模，提高人工智能（AI）系統(tǒng)的性能。相關論文發(fā)表于最新一期《自然·通訊》雜志。
新型超導二極管。
圖片來源：明尼蘇達大學雙城分校
論文資深作者、物理與天文學院副教授弗拉德·普瑞比格指出，科學家希望使計算機變得更強大，但目前的材料和制造方法很快會出現(xiàn)一些硬件上的瓶頸，因此需要新方法來開發(fā)計算機，目前提高計算能力的最大挑戰(zhàn)之一是其耗能太高。二極管通常由半導體制成，但科學家一直希望用超導體制造二極管，因為超導體能在不損失能量的情況下工作。
在最新研究中，普瑞比格團隊使用3個約瑟夫遜結制造出了新超導二極管。這些約瑟夫遜結通過將非超導材料夾在超導體之間制成，隨后他們讓超導體與半導體層相連，這一獨特設計使他們能用電壓控制設備的行為。
結果顯示，該設備能夠處理多個信號輸入，而典型的二極管只能處理一個輸入和一個輸出。這一功能可應用于神經形態(tài)計算，這種計算通過模仿神經元在大腦中的功能來提高AI系統(tǒng)的性能。
研究團隊表示，該設備接近有史以來最高能效，而且他們首次證明了可添加門并施加電場來獲得這些特性。新設計不僅所用材料更適合工業(yè)生產制造，還提供了新功能，原則上適用于任何類型的超導體，并有助于促進量子計算機的開發(fā)。
