Ključni podaci za van
- Istraživači kažu da bi napredak u korištenju svjetla za slanje informacija mogao dovesti do gadgeta s iznimno malom potrošnjom energije.
- Istraživači su upotrijebili novu vrstu poluvodiča za stvaranje kvantnih točkica raspoređenih poput kutije od jaja.
- Novo istraživanje jedno je od mnoštva novih tehnologija koje bi mogle omogućiti uređaje ultra niske potrošnje.
Nedavni napredak u slanju informacija pomoću svjetla mogao bi dovesti do gadgeta s iznimno malom potrošnjom energije.
Istraživači su pokazali kako mogu koristiti kvantni učinak poznat kao nelinearnost za modificiranje i otkrivanje slabih svjetlosnih signala. Razvoj bi se na kraju mogao koristiti u osobnim elektroničkim uređajima. Ali ne očekujte da ćete uskoro vidjeti kvantni gadget u Best Buyu.
"Pristup opisan u ovom članku je relevantan i uzbudljiv, ali čini se da je daleko od implementacije, " Scott Hanson, osnivač i glavni tehnološki direktor Ambiqa, tvrtke specijalizirane za uređaje male snage, rekao je u intervjuu e-poštom.
"Čipovi koji se koriste u najnovijim gadgetima današnjice temelje se na otprilike istim 'prekidačima' koji se temelje na siliciju koji postoje desetljećima. 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 poluvodiča za stvaranje kvantnih točkica raspoređenih poput kutije za jaja. Tim je proizveo ovaj energetski krajolik od kutije za jaja s dvije pahuljice poluvodiča, koji se smatraju dvodimenzionalnim materijalima jer su napravljeni od jednog molekularnog sloja, debljine samo nekoliko atoma.
Dvodimenzionalni poluvodiči imaju kvantna svojstva koja se jako razlikuju od većih dijelova i mogu se koristiti u uređajima male snage.
Da bi ovo bilo održivo, moramo pronaći način da očuvamo vijek trajanja baterije-što znači rad elektronike s manje energije.
"Istraživači su se pitali mogu li se vidljivi nelinearni učinci održati na ekstremno niskim razinama snage - sve do pojedinačnih fotona. To bi nas dovelo do fundamentalne donje granice potrošnje energije u obradi informacija, " Hui Deng, profesor fizike i stariji autor rada u Natureu koji opisuje istraživanje, rekao je u priopćenju za javnost.
Jedan ključni izazov koji su istraživači morali prevladati bio je kako kontrolirati kvantne točke. Kako bi svjetlom kontrolirali točkice kao skupinu, tim je napravio rezonator tako što je napravio jedno zrcalo na dnu, položio poluvodič na njega, a zatim postavio drugo zrcalo na vrh poluvodiča.
"Morate vrlo strogo kontrolirati debljinu tako da poluvodič bude na maksimumu optičkog polja," Zhang Long, postdoktorski istraživač u Dengovom laboratoriju i prvi autor rada, rekao je u priopćenju za javnost.
Novi 2D poluvodiči bi mogli dovesti kvantne uređaje na sobnu temperaturu umjesto na ekstremnu hladnoću koja je trenutno potrebna.
"Dolazimo do kraja Mooreovog zakona," rekao je Steve Forrest, profesor inženjerstva i koautor rada, misleći na trend udvostručavanja gustoće tranzistora na čipu svake dvije godine, u priopćenje za javnost.
"Dvodimenzionalni materijali imaju mnoga uzbudljiva elektronička i optička svojstva koja nas zapravo mogu odvesti u onu zemlju izvan silicija."
Ako se Dengovo istraživanje isplati, Ultra-Low Power Devices (ULPD) bi mogli biti od ogromne koristi za korisnike, rekao je Charlie Goetz, izvršni direktor Powercasta, tvrtke za bežičnu energiju, u intervjuu e-poštom."Oni će omogućiti konfiguraciju i implementaciju sveprisutnih IoT mreža. One će zauzvrat hraniti umjetnu inteligenciju, koja zatim može pretvoriti količinu ulaza u kvalitetu izlaza", dodao je.
"ULPD-ovi će biti pokretački čimbenik koji će pokretati-zelenije, sigurnije, učinkovitije-pametne gradove budućnosti."
Istraživanje mnogih puteva do niske snage
Istraživači istražuju niz drugih tehnologija koje bi mogle omogućiti uređaje ultra male potrošnje.
"Posljednjih nekoliko godina došlo je do impresivnog napretka u prostoru sustava na čipu (SoC)," rekao je Goetz. "Ovi uređaji male snage mogu raditi godinama na baterije i, što je još važnije, mogu se napajati bežično na daljinu koristeći radio frekvencije ili u nekim slučajevima, infracrvenu vezu."
Ljudska rasa pliva u baterijama od pametnih telefona do protupožarnih 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 da elektronika radi s manje energije. Tehnologije koje ostvaruju ovaj cilj 'trošenja manje energije' su ključne."
