Clau per emportar
- Els investigadors diuen que un avenç en l'ús de la llum per enviar informació podria provocar aparells de consum d'energia extremadament baix.
- Els investigadors van utilitzar un nou tipus de semiconductor per crear punts quàntics disposats com un cartró d'ou.
- La nova investigació es troba entre una sèrie de noves tecnologies que podrien permetre dispositius de baix consum.
Un avenç recent en l'enviament d'informació mitjançant la llum podria donar lloc a aparells de consum d'energia extremadament baix.
Els investigadors van demostrar com podrien utilitzar un efecte quàntic conegut com a no linealitat per modificar i detectar senyals de llum febles. El desenvolupament finalment es podria utilitzar en dispositius electrònics personals. Però no espereu veure un gadget quàntic a Best Buy aviat.
"L'enfocament descrit en aquest article és rellevant i emocionant, però sembla que està lluny del desplegament", Scott Hanson, fundador i director de tecnologia d'Ambiq, una empresa especialitzada en dispositius de baix consum, va dir en una entrevista per correu electrònic.
"Els xips que s'utilitzen en els aparells més recents d'avui es basen aproximadament en els mateixos 'interruptors' basats en silici que han existit durant dècades. Fins i tot els canvis menors a la manera com es fabriquen aquests xips triguen molts anys a desplegar-se."
Els efectes quàntics condueixen al descobriment
Els investigadors van utilitzar un nou tipus de semiconductor per crear punts quàntics disposats com un cartró d'ous. L'equip va produir aquest paisatge energètic de cartró d'ou amb dos flocs de semiconductor, que es consideren materials bidimensionals perquè estan fets d'una sola capa molecular, d'uns pocs àtoms de gruix.
Els semiconductors bidimensionals tenen propietats quàntiques que són molt diferents de les peces més grans i es poden utilitzar en dispositius de poca potència.
Per tal que això sigui sostenible, hem de trobar una manera de preservar la vida útil de la bateria, la qual cosa significa fer funcionar l'electrònica amb menys potència.
"Els investigadors s'han preguntat si els efectes no lineals detectables es poden mantenir a nivells de potència extremadament baixos, fins als fotons individuals. Això ens portaria al límit inferior fonamental del consum d'energia en el processament de la informació", Hui Deng, professor de física. i autor principal del document a Nature que descriu la investigació, va dir en un comunicat de premsa.
Un repte clau que van haver de superar els investigadors va ser com controlar els punts quàntics. Per controlar els punts com a grup amb la llum, l'equip va construir un ressonador fent un mirall a la part inferior, col·locant el semiconductor a sobre i després dipositant un segon mirall a la part superior del semiconductor.
"Heu de controlar el gruix molt bé perquè el semiconductor estigui al màxim del camp òptic", va dir Zhang Long, investigador postdoctoral al laboratori de Deng i primer autor del document, a la nota de premsa..
Els nous semiconductors 2D podrien portar els dispositius quàntics a temperatura ambient en lloc del fred extrem que es requereix actualment.
"Estem arribant al final de la llei de Moore", va dir Steve Forrest, professor d'enginyeria i coautor de l'article, referint-se a la tendència de la densitat dels transistors en un xip que es duplica cada dos anys, en el comunicat de notícies.
"Els materials bidimensionals tenen moltes propietats electròniques i òptiques interessants que, de fet, ens poden portar a aquesta terra més enllà del silici."
Si la investigació de Deng dóna els seus fruits, els dispositius d'ultra baixa potència (ULPD) podrien ser de gran benefici per als usuaris, va dir Charlie Goetz, director general de Powercast, una companyia elèctrica sense fil, en una entrevista per correu electrònic."Permetran configurar i desplegar xarxes IoT omnipresents. Aquestes, al seu torn, alimentaran la IA, que després pot convertir la quantitat d'entrada en una sortida de qualitat", va afegir..
"Els ULPD seran el factor propici que impulsaran les ciutats intel·ligents més ecològiques, segures i eficients del futur."
Explorant moltes avingudes cap a poca potència
Els investigadors estan explorant una sèrie d' altres tecnologies que podrien permetre dispositius de potència molt baixa.
"Hi ha hagut avenços impressionants en l'espai System on a Chip (SoC) aquests últims anys", va dir Goetz. "Aquests dispositius de poca potència poden funcionar durant anys amb una bateria i, el que és més important, es poden alimentar sense fil a distància mitjançant freqüències de ràdio o, en alguns casos, infrarojos."
La raça humana està nedant en piles des del telèfon intel·ligent fins a les alarmes d'incendi, va dir Hanson. "Això s'està tornant incontrolable ràpidament a mesura que la nostra roba, les nostres cases i les ciutats que ens envolten es tornen "intel·ligents" i "connectades"", va afegir.
"Per tal que això sigui sostenible, hem de trobar una manera de preservar la vida útil de la bateria, la qual cosa significa fer funcionar l'electrònica amb menys potència. Les tecnologies que assoleixen aquest objectiu de "pregar menys energia" són fonamentals."
