מזונות חשובים
- החוקרים אומרים שפריצת דרך בשימוש באור לשליחת מידע עלולה להוביל לגאדג'טים של צריכת חשמל נמוכה במיוחד.
- החוקרים השתמשו בסוג חדש של מוליכים למחצה כדי ליצור נקודות קוונטיות המסודרות כמו קרטון ביצים.
- המחקר החדש הוא בין שורה של טכנולוגיות חדשות שיכולות לאפשר התקנים בעלי הספק נמוך במיוחד.
פריצת דרך לאחרונה בשליחת מידע באמצעות אור עלולה להוביל לגאדג'טים של צריכת חשמל נמוכה במיוחד.
חוקרים הדגימו כיצד הם יכולים להשתמש באפקט קוונטי המכונה אי-לינאריות כדי לשנות ולזהות אותות אור חלשים. הפיתוח יכול לשמש בסופו של דבר במכשירי אלקטרוניקה אישיים. אבל אל תצפה לראות גאדג'ט קוונטי ב-Best Buy בקרוב.
"הגישה המתוארת במאמר זה רלוונטית ומרגשת, אבל נראה שהיא רחוקה מהפריסה", סקוט הנסון, המייסד והמנהל הטכנולוגי של Ambiq, חברה המתמחה במכשירים בעלי הספק נמוך, אמר בראיון באימייל.
"השבבים המשמשים בגאדג'טים העדכניים ביותר של ימינו מבוססים בערך על אותם 'מתגים' מבוססי סיליקון שקיימים כבר עשרות שנים. אפילו שינויים קלים באופן ייצור השבבים הללו נמשכים שנים רבות לפריסה."
אפקטים קוונטיים מובילים לגילוי
החוקרים השתמשו בסוג חדש של מוליכים למחצה כדי ליצור נקודות קוונטיות המסודרות כמו קרטון ביצים. הצוות ייצר את נוף האנרגיה של קרטון הביצים הזה עם שני נתזים של מוליכים למחצה, הנחשבים לחומרים דו מימדיים מכיוון שהם עשויים משכבה מולקולרית אחת, בעובי של כמה אטומים בלבד.
למוליכים למחצה דו-מימדיים יש תכונות קוונטיות השונות מאוד מגושים גדולים יותר, ויכולים לשמש במכשירים בעלי הספק נמוך.
כדי שזה יהיה בר-קיימא, עלינו למצוא דרך לשמר את חיי הסוללה - כלומר להפעיל אלקטרוניקה עם פחות חשמל.
"החוקרים תהו האם ניתן לקיים השפעות לא-לינאריות הניתנות לזיהוי ברמות הספק נמוכות במיוחד - עד לפוטונים בודדים. זה יביא אותנו לגבול התחתון הבסיסי של צריכת החשמל בעיבוד מידע", הואי דנג, פרופסור לפיזיקה ומחבר בכיר של המאמר ב-Nature המתאר את המחקר, אמר בהודעה לעיתונות.
אתגר מרכזי אחד שהחוקרים נאלצו להתגבר עליו היה כיצד לשלוט בנקודות הקוונטיות. כדי לשלוט בנקודות כקבוצה עם אור, הצוות בנה מהוד על ידי יצירת מראה אחת בתחתית, הנחת המוליך למחצה על גביה, ולאחר מכן הנחת מראה שנייה על גבי המוליך למחצה.
"עליך לשלוט בעובי בצורה הדוקה מאוד כדי שהמוליך למחצה יהיה במקסימום של השדה האופטי", אמר ג'אנג לונג, עמית מחקר פוסט-דוקטורט במעבדה של דנג ומחבר ראשון על הנייר, בהודעה לעיתונות.
המוליכים למחצה הדו-ממדיים החדשים יכולים להביא מכשירים קוונטיים לטמפרטורת החדר ולא לקור העז שנדרש כרגע.
"אנחנו מגיעים לסוף חוק מור", אמר סטיב פורסט, פרופסור להנדסה ומחבר שותף של המאמר, בהתייחס למגמה של צפיפות הטרנזיסטורים על שבב המוכפלת כל שנתיים, ב מהדורת החדשות.
"לחומרים דו-ממדיים יש הרבה תכונות אלקטרוניות ואופטיות מרגשות שעשויות, למעשה, להוביל אותנו לארץ שמעבר לסיליקון."
אם המחקר של דנג ישתלם, התקני חשמל נמוך במיוחד (ULPD) עשויים להועיל למשתמשים, אמר צ'רלי גץ, מנכ"ל Powercast, חברת חשמל אלחוטית, בראיון באימייל."הם יאפשרו להגדיר ולפרוס רשתות IoT בכל מקום. אלה, בתורם, יזינו בינה מלאכותית, אשר לאחר מכן תוכל להמיר את כמות הקלט לפלט איכותי", הוסיף.
"ULPDs יהיו הגורם המאפשר שיוביל לערים ירוקות יותר, בטוחות יותר, יעילות-חכמות יותר של העתיד."
חקר שדרות רבות להספק נמוך
חוקרים בוחנים שורה של טכנולוגיות אחרות שיכולות לאפשר התקנים עם הספק נמוך במיוחד.
"היו התקדמות מרשימה בתחום System on a Chip (SoC) בשנים האחרונות", אמר גץ. "המכשירים בעלי ההספק הנמוך הללו יכולים לפעול במשך שנים על סוללה, ובאופן משמעותי יותר, ניתן להפעיל אותם באופן אלחוטי מרחוק באמצעות תדרי רדיו או במקרים מסוימים, אינפרא אדום."
המין האנושי שוחה בסוללות מסמארטפון ועד אזעקות אש, אמר הנסון. "זה הופך במהירות לבלתי ניתן לניהול כאשר הבגדים, הבתים והערים שסביבנו כולנו הופכים 'חכמים' ו'מחוברים'", הוסיף.
"כדי שזה יהיה בר-קיימא, עלינו למצוא דרך לשמר את חיי הסוללה - מה שאומר להפעיל אלקטרוניקה עם פחות חשמל. טכנולוגיות המשיגות את המטרה הזו של 'לגימת פחות חשמל' הן קריטיות."
