AI和量子计算均将受益！新型超导二极管各方面性能均有突破……

2023-06-12 18:08:37 来源：科创板日报小 中

财联社6月12日讯（编辑黄君芝）据报道，来自美国明尼苏达大学双城分校的一组研究人员近期开发出了一种高效的“超导二极管”，在扩大量子计算工业应用规模和增强人工智能（AI）系统性能方面具有潜在的应用前景。

据悉，与其他超导二极管相比，该设备更为节能，而且可以同时处理多个信号，这是一个有利于神经形态计算的特性，并且采用更工业友好的材料设计，为更广泛的工业应用铺平了道路。此外，它还包含一系列控制能量流的门，这是超导二极管从未集成过的特性。

最新研究成果已于近期发布在了《自然通讯》杂志上。

(资料图)

据了解，二极管只允许允许电流在电路中以一种方式流动。它本质上是晶体管的一半，晶体管是计算机芯片的主要元素。二极管通常由半导体制成，但研究人员对用超导体制造它们感兴趣，因为超导体具有在传输能量过程中不损失任何功率的能力。

该研究论文的资深作者、明尼苏达大学物理与天文学院副教授Vlad Pribiag说，“我们想让计算机变得更强大，但以目前的材料和制造方法，我们很快就会遇到一些硬限制。我们需要新的方法来开发计算机，而目前提高计算能力的最大挑战之一是它们消耗了太多的能量。因此，我们正在思考超导技术可能有助于解决这一问题的方法。”

在最新研究中，明尼苏达大学的研究人员使用三个约瑟夫森结（Josephson junctions）制造了这个设备，这些结是通过在超导体之间夹层非超导材料制成的。在这种情况下，研究人员用半导体层连接了超导体。该设备独特的设计使研究人员能够使用电压来控制设备的行为。

此外，他们的设备还具有处理多个信号输入的能力，而典型的二极管只能处理一个输入和一个输出。这个特性可以应用于神经形态计算，这是一种模拟大脑中神经元功能的电路工程方法，进而提高人工智能系统的性能。

研究人员解释称，“我们制造的设备接近于有史以来最高的能源效率，而且我们第一次展示了你可以添加栅极并施加电场来调节这种效果。其他研究人员以前也制造过超导设备，但他们使用的材料很难制造。我们的设计使用了更加工业友好的材料，并提供了新的功能。”

原则上，研究人员使用的方法可以用于任何类型的超导体，使其比该领域的其他技术更通用，更容易使用。也正是由于这些优势，他们的设备更适合工业应用，并可以帮助扩大量子计算机的发展，以获得更广泛的应用。

Pribiag说，“目前，所有的量子计算机器相对于现实世界的应用需求都是非常基本的。为了让计算机足够强大，能够解决有用的复杂问题，扩大规模是必要的。”

“很多人都在研究计算机或人工智能机器的算法和使用案例，这些算法和使用案例可能会超越传统计算机。在这里，我们正在开发能够使量子计算机实现这些算法的硬件。我们的想法最终会进入工业，并被集成到实用的机器中。”他补充说。

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