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Eletrônica

Criadas memórias para computação do frio

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/01/2020

Criadas memórias para computação do frio
A tecnologia é inovadora, mas já está embutida em chips fabricados com tecnologia de escala industrial.
[Imagem: Carlos Jones/ORNL]

Computação do frio

Componentes de processamento de informações que funcionam melhor em temperaturas criogênicas - como os bits supercondutores - não precisam mais se restringir ao campo emergente da computação quântica.

Uma equipe do Laboratório Nacional Oak Ridge, nos EUA, demonstrou experimentalmente um novo projeto de célula de memória de baixa temperatura construída com base em matrizes acopladas das bem conhecidas junções Josephson, uma tecnologia que pode ser mais rápida e mais eficiente em termos de energia do que os dispositivos de memória existentes.

As junções Josephson, que aproveitam um fluxo magnético para armazenar dados, já têm sido usadas como qubits há mais de uma década, mas até agora ninguém havia conseguido usar o mesmo princípio para construir memórias que pudessem ser replicadas para computação em larga escala. A equipe havia feito a proposta teórica há quatro anos, mas só agora conseguiu construir os primeiros protótipos funcionais.

"Em nosso projeto, tentamos um caminho fundamentalmente diferente, que emprega matrizes pequenas e indutivamente acopladas de junções Josephson. Se escalonadas, essas matrizes de células de memória podem ser ordens de magnitude mais rápidas do que as memórias existentes, consumindo muito pouca energia," disse o pesquisador Yehuda Braiman.

Células de memória criogênicas

As células foram projetadas para operar em temperaturas super baixas, quando seus materiais perdem resistência elétrica e se tornam supercondutores, o que significa que sua perda de energia na forma de calor é desprezível.

A abordagem é inovadora porque as partes do circuito que contêm um dígito binário de 0 ou 1 - um bit de informação - são operadas usando três junções Josephson indutivamente acopladas. O projeto ternário permite que todas as operações básicas da memória - leitura, gravação e reescrita - sejam implementadas na mesma célula.

Esse recurso pode ajudar a adicionar estabilidade, economizando espaço e energia, à medida que os circuitos das células são ampliados para matrizes maiores, uma etapa que brecou o desenvolvimento de tecnologias similares.

Além das expectativas

Para confirmar a viabilidade de seu novo design, a equipe construiu células de memória criogênicas em chips de 5 x 5 mm, com circuitos em cada canto.

Os chips foram montados em uma sonda criogênica (4 Kelvin), e conectados por fios a um computador de mesa comum a temperatura ambiente.

Pulsos elétricos enviados pelo computador permitiram testar a função de memória das células em várias especificações, demonstrando não apenas que as células funcionam, mas também que elas funcionam de maneira robusta e operam em uma gama mais ampla de parâmetros experimentais do que a equipe inicialmente imaginara.

Como próximo passo, a equipe pretende implementar suas células em matrizes cada vez maiores.

Bibliografia:

Artigo: Experimental demonstration of a Josephson cryogenic memory cell based on coupled Josephson junction arrays
Autores: Niketh Nair, Amir Jafari-Salim, Anthony D'Addario, Neena Imam, Yehuda Braiman
Revista: Superconductor Science and Technology
Vol.: 32 115012
DOI: 10.1088/1361-6668/ab416a

Artigo: Memory states in small arrays of Josephson junctions
Autores: Y. Braiman, B. Neschke, N. Nair, N. Imam, R. Glowinski
Revista: Physical Review E
Vol.: 94, 052223
DOI: 10.1103/PhysRevE.94.052223





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