Suprajohteet auttavat tietokoneita "muistamaan"

Kalifornian San Diegon ja UC Riversiden yliopistojen tutkimukset osoittavat lupaavan uuden tavan tallentaa ja välittää informaatiota suprajohtavien silmukoiden avulla.

Tutkimus osoittaa suprajohtavien silmukoiden kyvyn tarjota assosiatiivista muistia, jonka avulla aivot voivat ihmisillä muistaa kahden toisiinsa liittymättömän kohteen välisen suhteen.

"Toivon, että suunnittelemamme, simuloimamme ja rakentamamme materiaalit pystyvät suorittamaan tällaisen assosiatiivisen käsittelyn todella nopeasti", toteaa professori Robert C. Dynes.

Työn idea perustuu aivojen tapaa tuottaa pysyvien muistoja tavalla jossa

lyhytaikainen muisti siirtyy pitkäkestoiseen muistiin toiston myötä.

"Aivoillamme on tämä merkittävä assosiatiivisen muistin lahja, jota emme oikein ymmärrä", toteaa Dynes. ”Se voi toimia vastausten todennäköisyyden kautta, koska se on niin vahvasti yhteydessä toisiinsa. Meidän rakentama ja mallintama tietokoneaivot ovat myös erittäin interaktiivisia. Jos syötät signaalin, koko tietokoneen aivot tietävät, että teit sen."

Tutkija toteuttivat suprajohdesilmukkansa korkean lämpötilan yttriumbariumkuparioksidista. Näitä YBCO-ohutkalvoja käsiteltiin magneettikenttien ja virtojen yhdistelmällä yhden vuokvantin luomiseksi silmukkaan. Kun virta poistettiin, vuokvantti pysyi silmukassa. Sitä voi ajatella informaationa tai muistina.

Yksi silmukka ei riitä vaan assosiatiivinen muisti ja käsittely vaativat vähintään kaksi palaa informaatiota. Tähän Dynes käytti epäjärjestyneitä silmukoita, joka ovat erikokoisia ja noudattavat erilaisia malleja - olennaisesti satunnaisia.

Josephson-liitos jokaisessa silmukassa toimi porttina, jonka läpi vuokvantti saattoi kulkea. Näin informaatiota siirretään ja yhteyksiä rakennetaan.

Vaikka perinteisellä laskenta-arkkitehtuurilla on jatkuvasti suuria energiavaatimuksia, ei vain prosessoinnissa vaan myös muistitallennuksessa, nämä suprajohtavat silmukat säästävät merkittävästi energiaa – jopa miljoona kertaa vähemmän. Tämä johtuu siitä, että silmukat tarvitsevat virtaa vain suorittaessaan loogisia tehtäviä. Muistot tallentuvat fyysiseen suprajohtavaan materiaaliin ja voivat pysyä siellä pysyvästi niin kauan kuin silmukka pysyy suprajohtavana.

Käytettävissä olevien muistipaikkojen määrä kasvaa eksponentiaalisesti, kun silmukoita lisätään: yhdellä silmukalla on kolme sijaintia, mutta kolmella silmukalla on 27. Tätä tutkimusta varten ryhmä rakensi neljä silmukkaa, joissa oli 81 sijaintia. Seuraavaksi Dynes haluaisi laajentaa silmukoiden ja muistipaikkojen määrää.

"Nyt tiedämme, että nämä silmukat voivat tallentaa muistoja, ja että assosiatiivinen muisti toimii. Emme vain vielä tiedä, kuinka vakaa se on suuremmalla määrällä silmukoita”, hän sanoo.

Aiheesta aiemmin:

Supratekniikalla tehokkaampaa tietotekniikkaa

Suprajohteisia muistipiirejä

Sata kertaa nopeampi muisti

Hybridimuistia suprajohtavalle tietotekniikalle