Key Takeaway
- Penyelidik mengatakan kejayaan dalam menggunakan cahaya untuk menghantar maklumat boleh menyebabkan alat penggunaan kuasa yang sangat rendah.
- Para penyelidik menggunakan jenis semikonduktor baharu untuk mencipta titik kuantum yang disusun seperti karton telur.
- Penyelidikan baharu adalah antara pelbagai teknologi baharu yang membolehkan peranti berkuasa ultra rendah.
Terobosan baru-baru ini dalam menghantar maklumat menggunakan cahaya boleh membawa kepada alat penggunaan kuasa yang sangat rendah.
Penyelidik menunjukkan cara mereka boleh menggunakan kesan kuantum yang dikenali sebagai tidak linear untuk mengubah suai dan mengesan isyarat cahaya yang lemah. Perkembangan itu akhirnya boleh digunakan dalam peranti elektronik peribadi. Tetapi jangan harap untuk melihat alat kuantum dalam Best Buy dalam masa terdekat.
"Pendekatan yang diterangkan dalam artikel ini adalah relevan dan menarik, tetapi nampaknya masih jauh daripada penggunaan, " Scott Hanson, pengasas dan ketua pegawai teknologi Ambiq, sebuah firma yang pakar dalam peranti berkuasa rendah, berkata dalam temu bual e-mel.
"Cip yang digunakan dalam alat terbaharu hari ini adalah berdasarkan kira-kira 'suis' berasaskan silikon yang sama yang telah wujud selama beberapa dekad. Malah perubahan kecil pada cara cip ini dihasilkan mengambil masa bertahun-tahun untuk digunakan."
Kesan Kuantum Membawa kepada Penemuan
Para penyelidik menggunakan jenis semikonduktor baharu untuk mencipta titik kuantum yang disusun seperti karton telur. Pasukan itu menghasilkan landskap tenaga karton telur ini dengan dua kepingan semikonduktor, yang dianggap sebagai bahan dua dimensi kerana ia diperbuat daripada satu lapisan molekul, hanya beberapa atom tebal.
Separa konduktor dua dimensi mempunyai sifat kuantum yang sangat berbeza daripada ketulan yang lebih besar, dan boleh digunakan dalam peranti berkuasa rendah.
Untuk memastikan ini mampan, kita mesti mencari cara untuk mengekalkan hayat bateri-yang bermaksud menjalankan elektronik dengan kuasa yang lebih sedikit.
"Penyelidik tertanya-tanya sama ada kesan tak linear yang boleh dikesan boleh dikekalkan pada tahap kuasa yang sangat rendah-turun kepada foton individu. Ini akan membawa kita kepada had asas penggunaan kuasa yang lebih rendah dalam pemprosesan maklumat, " Hui Deng, seorang profesor fizik dan pengarang kanan kertas dalam Nature yang menerangkan penyelidikan itu, kata dalam siaran berita.
Satu cabaran utama yang perlu diatasi oleh penyelidik ialah cara mengawal titik kuantum. Untuk mengawal titik sebagai satu kumpulan dengan cahaya, pasukan membina resonator dengan membuat satu cermin di bahagian bawah, meletakkan semikonduktor di atasnya, dan kemudian meletakkan cermin kedua di atas semikonduktor.
"Anda perlu mengawal ketebalan dengan sangat ketat supaya semikonduktor berada pada maksimum medan optik," Zhang Long, seorang felo penyelidik pasca doktoral di makmal Deng dan pengarang pertama di atas kertas, berkata dalam kenyataan akhbar.
Separa konduktor 2D baharu boleh membawa peranti kuantum ke suhu bilik dan bukannya kesejukan melampau yang diperlukan pada masa ini.
"Kami akan sampai ke penghujung Undang-undang Moore, " kata Steve Forrest, seorang profesor kejuruteraan dan pengarang bersama kertas itu, merujuk kepada trend ketumpatan transistor pada cip yang berganda setiap dua tahun, dalam keluaran berita.
"Bahan dua dimensi mempunyai banyak sifat elektronik dan optik yang menarik yang mungkin, sebenarnya, membawa kita ke tanah itu di luar silikon."
Jika penyelidikan Deng membuahkan hasil, Peranti Kuasa Ultra Rendah (ULPD) boleh memberi manfaat yang besar kepada pengguna, Charlie Goetz, Ketua Pegawai Eksekutif Powercast, sebuah syarikat kuasa wayarles, berkata dalam temu bual e-mel."Ia akan membolehkan rangkaian IoT di mana-mana dikonfigurasikan dan digunakan. Ini seterusnya akan memberi suapan kepada AI, yang kemudiannya boleh menukar kuantiti input kepada output berkualiti," tambahnya.
"ULPD akan menjadi faktor pemboleh yang akan memacu bandar yang lebih hijau, selamat, lebih cekap-pintar pada masa hadapan."
Menerokai Banyak Jalan ke Kuasa Rendah
Penyelidik sedang meneroka pelbagai teknologi lain yang boleh membenarkan peranti kuasa ultra rendah.
"Terdapat kemajuan yang mengagumkan dalam ruang System on a Chip (SoC) beberapa tahun kebelakangan ini, " kata Goetz. "Peranti berkuasa rendah ini boleh berjalan selama bertahun-tahun menggunakan bateri dan, lebih ketara, boleh dikuasakan secara wayarles pada jarak jauh menggunakan frekuensi radio atau dalam beberapa kes, inframerah."
Umat manusia sedang berenang dalam bateri daripada telefon pintar ke penggera kebakaran, kata Hanson. "Ini dengan cepat menjadi tidak terurus apabila pakaian, rumah dan bandar di sekeliling kita menjadi 'pintar' dan 'terhubung,'" tambahnya.
"Untuk memastikan ini mampan, kita mesti mencari cara untuk mengekalkan hayat bateri-yang bermaksud menjalankan elektronik dengan kuasa yang lebih sedikit. Teknologi yang mencapai matlamat ini untuk 'menghirup lebih sedikit kuasa' adalah kritikal."
