لمعالجة الحاجة المتزايدة إلى مزيد من القوة الحسابية ، نجح باحثون من جامعة يوكوهاما الوطنية في اليابان في تطوير نموذج أولي لمعالج AQFP بحجم 4 بت اسمه MANA (معمارية متجانسة Adiabatic iNtegration). تم تطوير هذا المعالج الدقيق الجديد باستخدام موصلات فائقة الكفاءة في استخدام الطاقة بحوالي 80 مرة أكثر من تلك الموجودة في المعالجات الدقيقة لأنظمة الحوسبة عالية الأداء المتاحة.
ويتكون المعالج الجديد يستخدم النيوبيوم / الألومنيوم جوزيفسون المفارق و يعمل في 4.2K. يستخدم هيكلًا إلكترونيًا رقميًا للموصل الفائق موفرًا للطاقة وموفرًا للطاقة ، يُطلق عليه اسم معلمات التدفق الكمومي الثابت (AQFP) ، كحجر بناء للمعالجات الدقيقة منخفضة الطاقة وعالية الأداء ، وأجهزة الحوسبة الأخرى للجيل التالي من مراكز البيانات وشبكات الاتصال.
كما ذكر الأستاذ المساعد في جامعة يوكوهاما الوطنية والمؤلف الرئيسي للدراسة ، كريستوفر أيالا ، "تستخدم البنية التحتية للاتصالات الرقمية التي تدعم عصر المعلومات الذي نعيش فيه حاليًا ما يقرب من 10٪ من الكهرباء العالمية. تشير الدراسات إلى أنه في أسوأ السيناريوهات ، إذا لم يكن هناك تغيير جوهري في التكنولوجيا الأساسية للبنى التحتية للاتصالات لدينا مثل أجهزة الحوسبة في مراكز البيانات الكبيرة أو الإلكترونيات التي تقود شبكات الاتصالات ، فقد نشهد ارتفاع استهلاك الكهرباء إلى أكثر 50٪ من الكهرباء العالمية بحلول عام 2030. "
AQFP قادر على جميع جوانب الحوسبة. معالجة البيانات وتخزين البيانات. إلى جانب ذلك ، يمكن أن يعمل جزء معالجة البيانات من المعالج الدقيق حتى تردد ساعة يبلغ 2.5 جيجاهرتز وهو مثالي لتقنيات الحوسبة الحالية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يرتفع هذا إلى 5-10 جيجاهرتز مع مزيد من التحسينات في منهجية التصميم والإعداد التجريبي من قبل الفريق.
نظرًا لكونه جهازًا إلكترونيًا فائق التوصيل ، يحتاج AQFP إلى طاقة إضافية لتبريد الرقائق من درجة حرارة الغرفة إلى 4.2 كلفن لتمكين AQFP من الانتقال إلى حالة التوصيل الفائق. على الرغم من عبء التبريد ، لا يزال AQFP أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بحوالي 80 مرة مقارنةً بأحدث الأجهزة الإلكترونية أشباه الموصلات الموجودة في رقائق الكمبيوتر عالية الأداء المتوفرة اليوم.
يخطط الفريق لإجراء تحسينات في التكنولوجيا بما في ذلك تطوير أجهزة AQFP أكثر إحكاما ، وزيادة سرعة التشغيل ، وزيادة كفاءة الطاقة بشكل أكبر من خلال الحساب القابل للانعكاس. أيضًا ، هناك خطط لتوسيع نطاق نهج التصميم لتناسب أكبر عدد ممكن من الأجهزة في شريحة واحدة وتشغيلها جميعًا بشكل موثوق على ترددات ساعة عالية. علاوة على ذلك ، سيقوم الفريق بدراسة كيف يمكن أن تساعد AQFPs في تطبيقات الحوسبة الأخرى مثل أجهزة الحوسبة العصبية للذكاء الاصطناعي وكذلك تطبيقات الحوسبة الكمومية.
نُشرت الدراسة في مجلة IEEE Journal of Solid-State Circuits حيث يمكنك الحصول على مزيد من التفاصيل حول المعالج الدقيق AQFP MANA.