Гонконгские инженеры создали чипы для работы в глубоком холоде

Исследователи из Гонконгского университета представили нейроморфную платформу, способную функционировать при температуре 10 милликельвинов. Инновация позволяет размещать управляющую электронику в непосредственной близости к квантовым процессорам, решая проблему избыточного тепловыделения и энергопотребления, которая десятилетиями сдерживала развитие вычислительных систем сверхвысокой мощности.

Команда под руководством профессора Юйхао Чжана и аспиранта Синь Яна задействовала стандартные транзисторы из карбида кремния, которые при экстремальном охлаждении ниже 2 кельвинов проявляют эффект отрицательного дифференциального сопротивления. Этот механизм, основанный на ударной ионизации донорных примесей, позволяет одному транзистору воспроизводить импульсную активность биологических нейронов. Поскольку технология опирается на атомные свойства материала, а не на нагрев, она демонстрирует высокую стабильность в условиях, приближенных к абсолютному нулю.

Квантовые компьютеры требуют работы кубитов при сверхнизких температурах, однако современные управляющие схемы выделяют слишком много тепла, вынуждая инженеров выносить их за пределы криогенных установок. Новая разработка устраняет это препятствие: благодаря радикальному снижению энергозатрат чипы могут располагаться рядом с квантовым ядром, что упрощает масштабирование систем. Дополнительным преимуществом выступает полная совместимость с текущими производственными стандартами, включая работу на 300-миллиметровых кремниевых пластинах.

Помимо квантовых вычислений, архитектура обладает потенциалом для освоения космоса. Электроника, рассчитанная на работу при экстремальном холоде, критически важна для миссий во внешние области Солнечной системы, где традиционные микросхемы выходят из строя. Возможность объединения искусственных нейронов в сети позволяет реализовать локальную обработку данных прямо в местах их получения, что открывает путь к созданию интеллектуальных систем управления нового поколения.