下一代超导二极管: 提高人工智能性能和量子计算的可扩展性

明尼苏达大学双城分校领导的一个团队开发了一种新的超导二极管,它是电子设备中的一个关键部件,可以帮助扩大量子计算机的工业用途,并提高人工智能系统的性能。与其他超导二极管相比,研究人员的装置更加节能;可以同时处理多个电信号;并且包含一系列控制能量流动的门,这一功能以前从未被集成到超导二极管中。

下一代超导二极管: 提高人工智能性能和量子计算的可扩展性

这篇论文发表在《自然-通讯》上,这是一本涵盖自然科学和工程的同行评审科学期刊。

二极管只允许电流在电路中流向一个方向,而不是另一个方向。它基本上是晶体管的一半,是计算机芯片的主要构成元素。二极管通常是用半导体制造的,但研究人员对用超导体制造它们很感兴趣,因为超导体有能力在传输能量的过程中不损失任何能量。

下一代超导二极管: 提高人工智能性能和量子计算的可扩展性

“我们想让计算机变得更强大,但以我们目前的材料和制造方法,很快就会遇到一些硬性限制,”论文的资深作者、明尼苏达大学物理和天文学学院的副教授弗拉德-普里比亚格说。”我们需要新的方法来开发计算机,而现在提高计算能力的最大挑战之一是它们耗散的能量太多。因此,我们正在考虑超导技术可能有助于解决这个问题的方法。”

明尼苏达大学的研究人员使用三个约瑟夫森结创建了这个设备,约瑟夫森结是通过在超导体之间夹住非超导材料的碎片制成的。在这种情况下,研究人员用半导体层连接超导体。该设备的独特设计使研究人员能够使用电压来控制该设备的行为。

他们的设备也有能力处理多个信号输入,而典型的二极管只能处理一个输入和一个输出。这一特点可以在神经形态计算中得到应用,这是一种工程化的方法。

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