الوجبات الجاهزة الرئيسية
- يقول الباحثون إن اختراقًا في استخدام الضوء لإرسال المعلومات قد يؤدي إلى انخفاض استهلاك الطاقة بشكل كبير.
- استخدم الباحثون نوعًا جديدًا من أشباه الموصلات لإنشاء نقاط كمومية مرتبة مثل كرتونة البيض.
- البحث الجديد هو من بين مجموعة من التقنيات الجديدة التي يمكن أن تسمح للأجهزة منخفضة الطاقة للغاية.
قد يؤدي الاختراق الأخير في إرسال المعلومات باستخدام الضوء إلى أدوات منخفضة للغاية لاستهلاك الطاقة.
أوضح الباحثون كيف يمكنهم استخدام التأثير الكمي المعروف باسم اللاخطية لتعديل واكتشاف إشارات الضوء الضعيفة. يمكن استخدام التطوير في النهاية في أجهزة الإلكترونيات الشخصية. لكن لا تتوقع أن ترى أداة كمومية في Best Buy في أي وقت قريبًا.
"النهج الموصوف في هذه المقالة ملائم ومثير ، لكن يبدو أنه بعيد عن الانتشار" ، هكذا قال سكوت هانسون ، مؤسس شركة Ambiq ، وهي شركة متخصصة في الأجهزة منخفضة الطاقة ، ومديرها التكنولوجي ، قال في مقابلة عبر البريد الإلكتروني.
"الرقائق المستخدمة في أحدث الأدوات الحديثة تعتمد تقريبًا على نفس" المفاتيح "القائمة على السيليكون والتي كانت موجودة منذ عقود. حتى التغييرات الطفيفة في طريقة تصنيع هذه الرقائق تستغرق سنوات عديدة لنشرها."
التأثيرات الكمية تؤدي إلى الاكتشاف
استخدم الباحثون نوعًا جديدًا من أشباه الموصلات لإنشاء نقاط كمومية مرتبة مثل كرتونة البيض. أنتج الفريق هذا المشهد لطاقة كرتونة البيض هذا مع شريحتين من أشباه الموصلات ، والتي تعتبر مواد ثنائية الأبعاد لأنها مصنوعة من طبقة جزيئية واحدة ، بسماكة بضع ذرات فقط.
أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد لها خصائص كمومية مختلفة تمامًا عن القطع الأكبر ، ويمكن استخدامها في الأجهزة منخفضة الطاقة.
لكي يكون هذا مستدامًا ، يجب أن نجد طريقة للحفاظ على عمر البطارية - مما يعني تشغيل الإلكترونيات بطاقة أقل.
"تساءل الباحثون عما إذا كان من الممكن الحفاظ على التأثيرات غير الخطية القابلة للاكتشاف عند مستويات طاقة منخفضة للغاية وصولاً إلى الفوتونات الفردية. وهذا من شأنه أن يقودنا إلى الحد الأدنى الأساسي لاستهلاك الطاقة في معالجة المعلومات ،" هوي دينج ، أستاذ الفيزياء وقال مؤلف كبير للورقة في دورية Nature يصف البحث ، في بيان صحفي.
كان أحد التحديات الرئيسية التي كان على الباحثين التغلب عليها هو كيفية التحكم في النقاط الكمومية. للتحكم في النقاط كمجموعة بالضوء ، قام الفريق ببناء مرنان عن طريق صنع مرآة واحدة في الأسفل ، ووضع أشباه الموصلات فوقها ، ثم وضع مرآة ثانية أعلى أشباه الموصلات.
"أنت بحاجة إلى التحكم في السماكة بإحكام شديد بحيث تكون أشباه الموصلات في أقصى مجال بصري" ، كما قال زانغ لونغ ، زميل أبحاث ما بعد الدكتوراه في مختبر دينغ والمؤلف الأول في الورقة ، في البيان الصحفي
يمكن لأشباه الموصلات ثنائية الأبعاد الجديدة أن تجعل الأجهزة الكمومية تصل إلى درجة حرارة الغرفة بدلاً من البرودة الشديدة المطلوبة حاليًا.
قال ستيف فورست ، أستاذ الهندسة والمؤلف المشارك للورقة: "نحن نقترب من نهاية قانون مور" ، مشيرًا إلى اتجاه كثافة الترانزستورات على رقاقة تتضاعف كل عامين ، في البيان الصحفي.
"تحتوي المواد ثنائية الأبعاد على العديد من الخصائص الإلكترونية والبصرية المثيرة التي قد تقودنا في الواقع إلى تلك الأرض خارج السيليكون."
قال تشارلي جويتز ، الرئيس التنفيذي لشركة Powercast ، وهي شركة طاقة لاسلكية ، في مقابلة عبر البريد الإلكتروني:إذا كان بحث Deng يؤتي ثماره ، فإن الأجهزة ذات الطاقة المنخفضة للغاية (ULPD) يمكن أن تكون ذات فائدة كبيرة للمستخدمين.وأضاف: "سيمكنون تكوين شبكات إنترنت الأشياء في كل مكان ونشرها. وهذه بدورها ستغذي الذكاء الاصطناعي ، والذي يمكنه بعد ذلك تحويل كمية المدخلات إلى مخرجات عالية الجودة".
"ستكون ULPD هي العامل التمكيني الذي سيقود المدن الذكية الأكثر اخضرارًا ، والأكثر أمانًا ، والأكثر كفاءة في المستقبل."
استكشاف العديد من الطرق للوصول إلى الطاقة المنخفضة
يستكشف الباحثون مجموعة من التقنيات الأخرى التي يمكن أن تسمح للأجهزة منخفضة الطاقة للغاية.
قال جويتز: "لقد حدثت تطورات مثيرة للإعجاب في النظام على مساحة الرقاقة (SoC) في السنوات القليلة الماضية". "يمكن تشغيل هذه الأجهزة منخفضة الطاقة لسنوات على بطارية ، والأهم من ذلك ، يمكن تشغيلها لاسلكيًا عن بعد باستخدام ترددات الراديو أو في بعض الحالات ، الأشعة تحت الحمراء."
قال هانسون:الجنس البشري يسبح في البطاريات من الهاتف الذكي إلى أجهزة إنذار الحريق. وأضاف: "سرعان ما أصبح هذا الأمر غير قابل للإدارة حيث أصبحت ملابسنا ومنازلنا والمدن من حولنا" ذكية "و" متصلة ".
"لكي يكون هذا مستدامًا ، يجب أن نجد طريقة للحفاظ على عمر البطارية - وهو ما يعني تشغيل الإلكترونيات بطاقة أقل. تعد التقنيات التي تحقق هذا الهدف المتمثل في" تقليل استهلاك الطاقة "أمرًا بالغ الأهمية."
