Исследователи из Института физики твёрдого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) объявили о начале работы над созданием уникального типа наноструктур для цифровой электроники. По словам учёных, новая технология позволит не только увеличить скорость работы умных устройств, но и значительно снизить энергопотребление для таких структур, как серверы и майнинговые фермы.
Использование сверхпроводников вместо полупроводников теоретически возможно, так как любое создаваемое ненулевое сопротивление в нём автоматически превратит его в изолятор. Это инновация может использоваться для создания устройств нового поколения, которые разгонят компьютеры в десятки раз за счет полного отсутствия сопротивления.
Подавляющее большинство известных материалов (ими являются некоторые элементы, сплавы, керамики и их соединения) проявляют сверхпроводящие свойства при сверхнизких температурах, близких к абсолютному нулю (-273,15 ̊C).
Однако в институте физики твердого тела уверены в возможности достижении нулевого сопротивления при комнатной температуре.
В качестве компонентов два тонких провода из сверхпроводящего материала будут помещены в изоляцию из диэлектрика – так же как, и любой обычный провод. Разделённые тонким слоем диэлектрика, при температуре выше перехода в сверхпроводящее состояние два провода надёжно изолированы друг от друга, однако если оба металла перейдут в сверхпроводящее состояние, то сопротивление изолятора также станет нулевым. В итоге ток пойдёт сквозь диэлектрик так же, как через сверхпроводник, благодаря эффекту Джозефсона, ещё называемого туннельным эффектом.
Российские ученые в ходе исследований решили заменить диэлектрик на ферромагнетик – металл, обладающий способностью к намагничиванию при отсутствии внешнего магнитного поля. Так как при нулевом сопротивлении сверхпроводников ферромагнетик имеет ненулевое сопротивление, он фактически также является изолятором. Благодаря способности ферромагнетика подвергаться воздействию внешнего магнитного поля им удалось создать таким образом магнитную память.
Созданные на основе новых технологий сервера будут потреблять в 100 тысяч раз меньше электроэнергии, чем современные, а также будут в десятки раз мощнее.
Рабочая температура этих серверов, однако, будет сверхнизкой, поэтому все они будут эксплуатироваться в автономном режиме, однако и это будет прорывом. В первую очередь выиграют майнеры криптовалют, дата-центры, облачные сервера.