Dank moderner Technologie können Laptops bis zu drei Monate lang ohne Aufladen betrieben werden.

Japanischen Wissenschaftlern ist es gelungen, eine neue Quantenkomponente zu entwickeln, die die Verarbeitungsgeschwindigkeit von Chips um das 1000-fache erhöht, ohne dass es zu einer Überhitzung des Geräts kommt.

Diese neue Technologie nutzt quantenmechanische Eigenschaften, um elektrische Signalinformationen in winzige Magnetfelder zur Aufzeichnung umzuwandeln. Foto: Tomoaki Nakatsuji/Universität Tokio .

Laut einer neuen Studie, die in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurde, steht das Zeitalter ultraschneller und extrem energieeffizienter Computer bevor. Dieser Fortschritt ist einem von Wissenschaftlern der Universität Tokio (Japan) entwickelten „nichtflüchtigen Quantenschalter“ zu verdanken.

Die neue Komponente hat das Potenzial, die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Mikrochips um bis zu 1000 Mal zu steigern. Bemerkenswert ist, dass das System im Betrieb keinerlei Wärme erzeugt.

Laut der Erklärung des Forschungsteams muss bei herkömmlichen Siliziumchips der Strom kontinuierlich durch die Schaltkreise fließen, um die Daten (Bits 0 und 1) zu verarbeiten. Dies erzeugt erhebliche Reibung und führt zu einer schnellen Überhitzung des Bauteils.

Dies ist eine aktuelle technologische Beschränkung, die Ingenieure daran hindert, die Chipgeschwindigkeit weiter zu erhöhen, da die Maschine überhitzen und die Schaltkreise durchbrennen würde. Die neue Komponente hat dieses Problem vollständig gelöst. Anstatt elektrischen Strom zu verwenden, nutzt das Gerät die magnetischen Eigenschaften (den sogenannten Spin) von Elektronen zur Informationsspeicherung.

Zukünftig werden riesige Rechenzentren wie das von Google nur noch 1 % der heutigen Ressourcen verbrauchen. Foto: Alastair Wiper.

Dieses Bauteil besteht aus zwei Hauptmaterialschichten: Tantal und Mangan. Sobald ein elektrischer Strom durch die Tantalschicht fließt, speichert das System in der Manganschicht umgehend Informationen in Form winziger Magnetfelder. Diese Magnetfelder stellen die gespeicherten Daten dar, ohne dass eine kontinuierliche Stromversorgung erforderlich ist. Dank dieses cleveren Prinzips spart die neue Erfindung bis zu 100-mal mehr Energie als herkömmliche Chipdesigns.

„Vereinfacht gesagt verbraucht ein riesiges Google-Rechenzentrum derzeit so viel Strom, wie 80.000 Haushalte benötigen; in Zukunft wird es nur noch den Strom von 800 Haushalten brauchen. Ähnlich verhält es sich mit einem MacBook Pro, das mit einer einzigen Akkuladung drei Monate lang betrieben werden könnte“, erklärte ein Vertreter des Forschungsteams gegenüber Nikkei.

Im Labor erreichte die neue Komponente eine Rekordverarbeitungsgeschwindigkeit von nur 40 Pikosekunden (weniger als eine Milliardstel Sekunde) – 1.000-mal schneller als herkömmliche Siliziumchips. Das Bauteil ist zudem extrem robust und läuft auch nach über 100 Milliarden Tests noch stabil. Bemerkenswerterweise machten die Wissenschaftler eine entscheidende Entdeckung: Je kleiner die Komponente wird, desto schneller und reibungsloser läuft die Maschine.

Sollte diese Technologie in der Praxis umgesetzt werden, würde sie die Elektronikindustrie grundlegend verändern. Große Datendateien, deren Verarbeitung derzeit eine Stunde dauert, würden in nur einer Sekunde verarbeitet.

Der Weg vom Labor zur kommerziellen Massenproduktion ist jedoch noch sehr lang. Vertreter des Forschungsteams erklärten, dass die Herstellung eines einzelnen Bauteils etwas ganz anderes sei als die Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden industriellen Produktion im großen Maßstab.

Die ersten Prototyp-Chips, die diese Technologie nutzen, werden voraussichtlich im Jahr 2030 erscheinen. Verbraucher müssen nach diesem Datum noch einige Jahre warten, bis sie kommerzielle Geräte besitzen können.

Quelle: https://znews.vn/cong-nghe-giup-laptop-chay-3-thang-khong-can-sac-post1653053.html