Objav nového supravodiča sľubuje 100 krát rýchlejšie počítače

Holandským vedcom sa podarilo „nemožné“. Vytvorením nového druhu supravodiča potenciálne odomkli technológiu, ktorá by mohla urobiť počítače stokrát rýchlejšími. Keby sme mohli nahradiť vodiče alebo polovodiče supravodičmi, naše elektronické zariadenia by sa mohli stať stokrát rýchlejšími, bez plytvania energiou na prehrievanie, a mohli by sme ušetriť miliardy dolárov ročne na stratách pri prenose elektrickej energie. Problém je v tom, že elektrina prúdi supravodičom bez odporu v oboch smeroch.

Možno viesť prúd supravodičom pomocou magnetického poľa, ale je ťažké ho ovládať v nanorozmeroch. Preto sú dnes supravodiče vyhradené najmä pre zariadenia  ako sú prístroje MRI a vlaky maglev. Výskumníkom z Technickej univerzity v Delfte sa teraz podarilo dosiahnuť, aby elektrina prúdila supravodičom v jednom smere bez použitia magnetov. Konštrukciu nazvali Josephsonova dióda a kľúčové bolo použitie 2D vrstvy materiálu (vrstvy s hrúbkou len jedného atómu), ktorá má zabudované elektromagnetické pole. Tento materiál bol potom vložený medzi 2D vrstvy supravodiča.

Keď sa do tohto sendviča privedie elektrický prúd, elektróny pri toku v jednom smere nenarazia na žiadny odpor, ale v opačnom smere je odpor približne taký ako v normálnom vodiči. Technológia, ktorá bola predtým možná len s použitím polovodičov, by sa teraz dala potenciálne vytvoriť so supravodičmi pomocou tohto stavebného prvku. Podľa výskumníkov by to znamenalo procesory s taktovaním na úrovni terahertzov, čo je 300 až 400-krát rýchlejšie ako počítače, ktoré používame v súčasnosti.

Jednosmerný supravodič bez magnetov je významný prelom, ale delftský tím musí prekonať ešte prekážky, kým bude jeho objav užitočný aj mimo laboratória. Jednou z nich je teplota – Josephsonova dióda musí fungovať pri teplote -271 °C, čo by nebolo praktické pre väčšinu aplikácií. Preto chcú výskumníci experimentovať so supravodivými materiálmi, o ktorých je známe, že pracujú pri vyšších teplotách. Ak dióda dokáže pracovať pri teplote -196 °C alebo vyššej, chladenie by sa dalo zvládnuť pomocou kvapalného dusíka.

Okrem toho treba vymyslieť, ako rozšíriť výrobu na milióny Josephsonových diód na čipe. Čipy v našich telefónoch a notebookoch nebudeme môcť v dohľadnom čase udržiavať na teplotách stoviek stupňov pod nulou. No diódy by sa dali použiť na miestach, kde sú už nainštalované pokročilé chladiace systémy, napríklad v superpočítačoch či na serverových farmách. A keďže čoraz viac výpočtov sa uskutočňuje v cloude, je možné, že jedného dňa bude môcť každý využívať výkon supravodivých počítačov cez internet.

Zdroj: freethink.com.