Počítače jsou věčně hladové. Těžba kryptoměn nebo třeba výcvik umělých inteligencí to ještě podstatně zhoršují. Jak jistě každý ví, soudobá elektronika se intenzivně přehřívá, kvůli elektrickému odporu. Moderní datacentra kvůli tomu spotřebují ohromné množství energie na chlazení. V roce 2018 se v Nature objevil odhad, podle něhož za 10 let energie vynaložená v datacentrech naroste na téměř jednu pětinu veškeré spotřeby energie na Zemi.
Výzkumné laboratoře si namáhají mozky, jak to zařídit, aby spotřeba energie elektronikou nebyla tak devastující. Pozoruhodný nápad měli američtí inženýři v MIT, kteří vyvinuli jednoduchou a praktickou supravodivou diodu. Pokud se tato technologie prosadí, mohlo by to vést ke dramatickému snížení spotřeby energie výpočetními systémy.
Nové zařízení je teprve v rané fázi vývoje. Přesto je už teď více než dvakrát účinnější než srovnatelné technologie. Supravodivá dioda by se podle všeho mohla uplatnit v konvenčních i v kvantových počítačích.
Jak si pochvaluje vedoucí výzkumného týmu Jagadeesh Moodera, jejich supravodivá dioda vypadá spolehlivě. Funguje v širokém rozmezí teplot a otevírá dveře novým technologiím. Jde o nanoskopickou diodu obdélníkového tvaru, asi tisíckrát tenčí než lidský vlas. Lze ji snadno vyrábět v rozmanitých množstvích. Na jednom substrátovém disku (silicon wafer) by se jich daly vyrobit miliony.
Diody mají dvě elektrody, anodu a katodu. Pokud je zapojena v propustném směru, tak téměř neklade odpor elektrickému proudu. Při zapojení v opačném, čili závěrném směru projde diodou jen zcela minimální proud. Diody jsou základní součástí elektroniky, tedy především s tranzistory, na nichž jsou založené.
Moodera a jeho kolegové vyvracejí časté přesvědčení, že supravodivá zařízení jsou spjatá s velmi exotickou fyzikou. V tomto případě vycházejí z vlastního dřívějšího výzkumu Majoranových fermionů. Supravodivá dioda ve skutečnosti představuje běžný jev, který se vyskytuje v klasických materiálech. Výzkum supravodivých diod běží na plné obrátky, za čas se určitě dozvíme víc.
Video: Talks - Topological Supoerconductivity in Quantum Materials - Jagadeesh MOODERA, MIT
Literatura
Nejmenší tranzistor světa má 1 nanometrové hradlo
Autor: Stanislav Mihulka (11.10.2016)
Tekuté tranzistory jsou předzvěstí kapalných počítačů
Autor: Stanislav Mihulka (10.11.2017)
Exascale současnost - Zettascale budoucnost
Autor: Jan Turoň (12.05.2019)
Ultrarychlý spínač s roztokem jodidu sodného strčí do kapsy polovodiče
Autor: Stanislav Mihulka (15.12.2022)
Kvantové provázaní fotonů odlišných energií
Autor: Dagmar Gregorová (06.06.2023)
Diskuze:
Poradi nekdo
Vlado Tuma,2023-08-07 15:31:51
Udělal jsem si z diod nabíječku ale kvůli jejich velkému odporu mi to vyhazuje jistič.
Re: Poradi nekdo
Lukáš Koranda,2023-08-07 16:28:55
Pokud tu diodu zapojíš obráceně, tak je odpor tak velký, jako by šlo o zkrat a proudový jistič vypadne.
Re: Poradi nekdo
Jirka Naxera,2023-08-07 20:39:14
Nechybi tam nejaky prvek? Tak jako mezi siti a diodama musi byt trafo, ale to nestaci, pak tam musi byt i nejaka ta regulace (v nejprimitivnejsim moznem pripade klidne v podobe mezery mezi plechy). V uplne nejlepsim pripade tema diodama to usmernit na 320V a pak to pulsnim menicem (se zpetnou vazbou na napeti i proud) prevest dolu na tech 12. Ale bez patricne elektrotechnicke kvalifikace v zadnem pripade nedoporucuji.
Re: Re: Poradi nekdo
Vojtěch Kocián,2023-08-08 08:37:26
Záleží, co by chtěl nabíjet. Správně dimenzované trafo a usměrňovač (klidně jednocestný) pro nabíjení olověných baterií v principu stačí. Těm pulzní průběh nabíjecího proudu moc nevadí. Samozřejmě to má problémy s tím, že se nabíjení postupně zpomaluje a musí se hlídat úroveň nabití, aby se baterie nepoškodila. Pořádná nabíječka s pulzním měničem, napěťovou i proudovou regulací a automatickým hlídáním úrovně nabití je samozřejmě lepší.
Bez patřičné elektrotechnické kvalifikace bych samozřejmě nedoporučoval konstruovat ani upravovat žádnou z variant. Podle textu dotazu bych hádal, že tazatel je laik, usměrněné napětí ze zásuvky připojil přímo na autobaterii a jistič ho zachránil před něčím hodně nepříjemným. Odpálením diod v usměrňovači počínaje, výbuchem baterie nebo požárem domovního rozvodu konče.
Mohammed Saeed,2023-08-07 12:11:59
Nepište nesmysly - dioda nemá v propustném stavu žádný odpor v řádu desítek ohmů. Dioda má v propustném stavu úbytek napětí, ten závisí na konstrukci a materiálu. Třeba u křemíku je to kolem 0,5-07V. U LED diod to může být v řádu voltů (bílá LED kolem 3V). Ale skutečně nemá "odpor", to je hrozný blábol. Článek je taky děsně blábolivý, mimo jiné diody skutečně nejsou tranzistory, atd.
(odpor v sepnutém stavu mají třeba MOS tranzistory, ale ten je třeba v řádu miliohmů)
Re:
Tomáš Černák,2023-08-07 12:18:14
https://www.fluke.com/cs-cz/dalsi-informace/blog/elektricke/co-je-to-dioda
https://circuitglobe.com/resistance-of-a-diode.html
Re:
Jirka Naxera,2023-08-07 20:45:02
Uffffffff.
Tak uz mam nejakou dobu po skole, ale kdyz namerim 0.6V a 6A, tak to zjevne ma odpor 0.1 ohmu, ne?
To, ze ten odpor zalezi nelinearne na napeti je takova tresnicka na dortu, cloveku uz nestaci matematika ze zakladky, ale potrebuje diferencialni pocet aby si s tim poradil spravne (a ze R = U/I != R' = dU/dI )
Re: Re:
Mohammed Saeed,2023-08-08 14:32:28
Jasně, a když přes ni poteče 0,6mA? Prostě je nesmysl jednak mluvit u diody o odporu, druhak míchat hrušky s jablky a diody s tranzistory, nemluvě o unipolárních a bipolárních atd. atd. Celý ten "článek" je neskutečně špatný (a nejen kvůli tomuhle).
Re: Re: Re:
Jirka Naxera,2023-08-08 18:24:27
No tak cca 900 ohmu, pripadne dynamicky odhadem v desitkach ohmu (ten se musi pocitat, kdyz z toho chce clovek udelat treba analogovy multiplexer apod.)
Ad michat diody s tranzistorem - pamatuju jeste konec 70 let, kdy se resilo jestli je budoucnost DTL nebo TTL, mozna se jeste k tomu DTL pod kapalnym heliem vratime ;-) (i kdyz, nejsem si uplne jisty, jestli usetrena energie vyvazi naklady na kryogenni techniku, zvlast jestli ma odvadet trvale dost obrovsky ztratovy vykon (jinak by tahle optimalizace nemela smysl). Ono uz dneska v datacentrech se vic elektriky spali na klimackach nez na technice, a to se chladi jen na nejakych +18, takze udrzet rack co generuje tak 20kW na +1K muze byt dost celenz...
S spatnym clankem mi nezbyva nez souhlasit. Dokud si clovek neprecte odkazovany original, tak muze jen odhadovat, o co go :(
Jojo
Petr Slachta,2023-08-07 09:32:38
Taky jsem to nepochopil. Dle článku by ta dioda měla pracovat v nějakých běžných teplotách.
Gábor Vlkolinský,2023-08-07 09:23:55
Nebude treba chladiť ešte viac, aby sa dosiahla supravodivosť?
Re:
Tomáš Černák,2023-08-07 09:42:31
Nejde o supravodivost, ale velmi vysokou vodivost. Běžná dioda má odpor v propustném směru v řádu desítek ohmů, což je řádově zhruba stotisíckrát více, nežli mají srovnatelně velké vodiče. Tohle bude mít ten odpor v propustném směru blíže k vodičům typu měď nebo zlato. Takže tomu dali ten marketingový název "supravodivá dioda". Ovšem stále to je milionkrát i miliardkrát více, než reálné supravodiče a nemá to s nimi nic společeného.
Proto není třeba takové diody chladit kryogenními chladivy.
Re: Re:
Jirka Naxera,2023-08-07 20:51:46
V tom clanku povidaji o Meissnerovu jevu.
The diodes the team created make use of this universal Meissner screening effect. The tiny magnetic field they applied—either directly, or through the adjacent ferromagnetic layer—activates the material’s screening current mechanism for expelling the external magnetic field and maintaining superconductivity.
The team also found that another key factor in optimizing these superconductor diodes is tiny differences between the two sides or edges of the diode devices. These differences “create some sort of asymmetry in the way the magnetic field enters the superconductor,” Moodera says.
S Meissnerovým jevem se roztrhl pytel.
Josef Hrncirik,2023-08-07 21:37:55
Jak píší ve FIG. 1. Demonstration of out-of-plane field induced diode effect
in a SC film at 1.8 K. This work was supported by the Air Force Office of Sponsored Research, the Office of Naval Research, the National Science Foundation, and the Army Research Office.
Obyč. var He pro overclocking nestačí.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
