Ученые нашли способ увеличить мощность компьютера в миллион раз

Совершенно новое семейство логических схем на основе магнитных полупроводниковых приборов, созданное учеными Северо-Западного Университета, позволит значительно повысить энергоэффективность и увеличить вычислительную мощность компьютеров в миллион раз.

В основе современных компьютеров лежат логические схемы с использованием полупроводниковых транзисторов. Для увеличения вычислительной мощности требуется увеличение числа транзисторов. Одной из наиболее значимых проблем является отвод тепла от схем, в которых используются изготовленные по стандартным в наше время полупроводниковым технологиям комплементарные метало-оксидные полупроводники (CMOS).

При увеличении числа транзисторов значительно усиливается тепловыделение. Этот фактор лишает CMOS возможности поддерживать компьютеры большей мощности. В настоящее время инженеры всего мира заняты поиском альтернативных технологий, которые бы позволили бы создать логические схемы для высокоэффективных компьютеров, генерирующие значительно меньше тепла.

Документ "Emitter-Coupled Spin-Transistor Logic", который был представлен группой ученых Северо-Западного университета на Международном симпозиуме по наноразмерным архитектурам в Нидерландах, похоже, является находкой, позволяющей решить данный вопрос. В отличие от традиционных интегральных схем, работающих на одном листе проводника, в спин-логических схемах используется феномен спина квантовой физики, являющийся фундаментальным свойством электрона. Спин-логические схемы на основе магнитнорезистивных биполярных спин-транзисторов были недавно запатентованы ученым Маккормиком.

Брюс У. Wessels, Уолтер П. Мерфи, профессор материаловедения и инженерии, аспирант Джозеф Фридман, ведущий автор статьи; Gokhan Memik, доцент кафедры электротехники и компьютерных наук, и Алан Саакян, профессор электротехники и вычислительной техники разработали устройство на основе спин-логических схем, которое успешно выполняет те же операции, что и обычные CMOS-схемы, но с меньшим количеством устройств и большей вычислительной мощностью.

Новое семейство логических схем, использующих магнитные свойства, связанные со спином электрона, может привести к появлению компьютера, превосходящего по эффективности ныне существующие в миллион раз. Финансируется исследование Национальным Научным фондом и Управлением научных исследований военно-воздушных сил. Это направление признано очень перспективным, однако претворение его в жизнь может занять десятилетия.