La puce supraconductrice en niobium écrase les normes de consommation électrique du silicium

En matière d'efficacité énergétique, les ordinateurs actuels consomment environ huit ordres de grandeur de plus que le minimum théorique. Clairement, il y a place à amélioration.

Aujourd'hui, Quentin Herr et ses amis de Northrop Grumman Systems à Baltimore révèlent un dispositif logique supraconducteur qui utilise 300 fois moins d'énergie que les puces de silicium conventionnelles. Ce sera un choc pour les fabricants de puces dont les tentatives d'amélioration de l'efficacité énergétique sont pâles en comparaison.

Les lois de la physique aident, bien sûr. La puissance dissipée par un transistor classique dépend de sa taille et du matériau qui le constitue.

Par comparaison, l'énergie dissipée par l'équivalent supraconducteur, la jonction Josephson, n'est déterminée que par le bruit thermique, le système étant entièrement exempt de la résistance gênante qui consomme de l'énergie dans les dispositifs conventionnels.

Pour exploiter cela, Herr et co ont développé et construit un nouveau type de dispositif connu sous le nom de puce logique quantique réciproque. Leur puce supraconductrice est en niobium, fonctionne à 4,2 kelvins et se compose de 1600 jonctions Josephson.

Ils disent qu'il peut fonctionner à des vitesses d'horloge de 6 Ghz avec une alimentation de 6 mW, que des vitesses plus rapides sont possibles et que ces performances peuvent s'adapter à des puces avec un million de jonctions. Et il le fait avec un taux d'erreur binaire inférieur à 10^-40. Ce n'est pratiquement rien.

Mais le compte-gouttes à mâchoires est la consommation d'énergie qui n'est que de trois ordres de grandeur au-dessus de la limite théorique.

Ce n'est pas la consommation électrique de la prise murale, bien sûr, car le coût élevé du refroidissement doit être pris en compte. Mais même quand c'est le cas, Herr et ses collègues affirment que le nouvel appareil surpasse la consommation d'énergie du silicium d'un facteur 300. Cela fait de la logique supraconductrice une option tentante pour l'informatique haut de gamme, pour laquelle les factures d'énergie représentent un coût considérable. En 2007, l'Agence américaine de protection de l'environnement a calculé que les serveurs et les centres de données aux États-Unis consomment environ 12 GW d'électricité, soit l'équivalent de la production de 25 centrales électriques. Couper cela par un facteur de 300 permettrait d'économiser quelques dollars. Le niobium offre également un plus intéressant. Il est naturellement résistant aux radiations, ce qui signifie que ces puces pourraient être particulièrement bien adaptées pour fonctionner dans l'espace ou dans d'autres environnements hautement radioactifs. C’est le genre de chose qui peut aider à générer des financements militaires. En effet, les travaux de Herr and co ont été financés en partie par la Defense MicroElectronics Activity, une organisation de recherche militaire basée à Sacramento. Fait intéressant, l'appareil pourrait également être facilement converti pour fonctionner dans le régime d'informatique quantique, simplement en le refroidissant à quelques millikevins. Cela pourrait en faire un tremplin utile vers les technologies quantiques. Que cette technologie soit issue de Northrop est une surprise. Il s'agit d'une entreprise qui fabrique le drone Global Hawk et le bombardier B-2 ainsi que de nombreuses autres technologies militaires. Cependant, le travail de Herr en fait soudainement un acteur dans le monde de l'informatique de nouvelle génération. Il sera intéressant de voir où cela va Ref: arxiv.org/abs/1103.4269 : Logique supraconductrice ultra-basse puissance Vous pouvez désormais suivre le blog Physics arXiv sur Twitter cacher