ซื้อกลับบ้านที่สำคัญ
- นักวิจัยกล่าวว่าความก้าวหน้าในการใช้แสงในการส่งข้อมูลอาจทำให้อุปกรณ์สิ้นเปลืองพลังงานต่ำมาก
- นักวิจัยใช้สารกึ่งตัวนำชนิดใหม่เพื่อสร้างจุดควอนตัมที่จัดเรียงเหมือนกล่องไข่
- การวิจัยใหม่นี้เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่อาจช่วยให้อุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำมาก
ความก้าวหน้าล่าสุดในการส่งข้อมูลโดยใช้แสงอาจทำให้อุปกรณ์สิ้นเปลืองพลังงานต่ำมาก
นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถใช้เอฟเฟกต์ควอนตัมที่เรียกว่าความไม่เชิงเส้นในการปรับเปลี่ยนและตรวจจับสัญญาณแสงอ่อนได้อย่างไร การพัฒนานี้สามารถนำไปใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนบุคคลได้ในที่สุด แต่อย่าคาดหวังว่าจะได้เห็นแกดเจ็ตควอนตัมใน Best Buy ในเร็วๆ นี้
"แนวทางที่อธิบายไว้ในบทความนี้มีความเกี่ยวข้องและน่าตื่นเต้น แต่ดูเหมือนว่าจะยังห่างไกลจากการปรับใช้" สกอตต์ แฮนสัน ผู้ก่อตั้งและประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายเทคโนโลยีของ Ambiq บริษัทที่เชี่ยวชาญด้านอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำ กล่าวในการสัมภาษณ์ทางอีเมล
"ชิปที่ใช้ในอุปกรณ์รุ่นล่าสุดในปัจจุบันมีพื้นฐานมาจาก 'สวิตช์' ที่ใช้ซิลิกอนแบบเดียวกับที่มีมานานหลายทศวรรษ แม้แต่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการผลิตชิปเหล่านี้ก็ยังต้องใช้เวลาหลายปีในการปรับใช้"
ผลควอนตัมนำไปสู่การค้นพบ
นักวิจัยใช้เซมิคอนดักเตอร์ชนิดใหม่เพื่อสร้างจุดควอนตัมที่จัดเรียงเหมือนกล่องไข่ ทีมงานสร้างภูมิทัศน์ด้านพลังงานของกล่องไข่นี้ด้วยสารกึ่งตัวนำ 2 เกล็ด ซึ่งถือว่าเป็นวัสดุสองมิติเพราะสร้างจากชั้นโมเลกุลเดียวซึ่งมีความหนาเพียงไม่กี่อะตอม
เซมิคอนดักเตอร์สองมิติมีคุณสมบัติควอนตัมที่แตกต่างจากก้อนขนาดใหญ่มาก และสามารถใช้ในอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำได้
เพื่อให้สิ่งนี้ยั่งยืน เราต้องหาวิธีรักษาอายุการใช้งานแบตเตอรี่ ซึ่งหมายถึงการใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้พลังงานน้อยลง
"นักวิจัยสงสัยว่าเอฟเฟกต์ไม่เชิงเส้นที่ตรวจจับได้นั้นสามารถคงไว้ซึ่งระดับพลังงานที่ต่ำมากจนถึงโฟตอนแต่ละตัวได้หรือไม่ สิ่งนี้จะนำเราไปสู่ขีดจำกัดพื้นฐานของการใช้พลังงานในการประมวลผลข้อมูล" Hui Deng ศาสตราจารย์ฟิสิกส์ และผู้เขียนอาวุโสของบทความใน Nature ที่บรรยายงานวิจัยนี้ กล่าวในการแถลงข่าว
ความท้าทายหลักอย่างหนึ่งที่นักวิจัยต้องเอาชนะคือวิธีควบคุมจุดควอนตัม เพื่อควบคุมจุดต่างๆ ให้เป็นกลุ่มที่มีแสง ทีมงานได้สร้างเรโซเนเตอร์โดยสร้างกระจกหนึ่งบานที่ด้านล่าง วางเซมิคอนดักเตอร์ไว้ด้านบน แล้ววางกระจกอันที่สองไว้บนเซมิคอนดักเตอร์
"คุณต้องควบคุมความหนาให้แน่นมากเพื่อให้เซมิคอนดักเตอร์อยู่ที่ระดับสูงสุดของสนามแสง" Zhang Long นักวิจัยด้านดุษฏีบัณฑิตในห้องทดลองของ Deng และผู้เขียนคนแรกของหนังสือพิมพ์กล่าวในการแถลงข่าว.
เซมิคอนดักเตอร์ 2D ใหม่สามารถทำให้อุปกรณ์ควอนตัมมีอุณหภูมิห้องมากกว่าความเย็นสุดขั้วที่จำเป็นในปัจจุบัน
"เรากำลังจะถึงจุดสิ้นสุดของกฎของมัวร์" สตีฟ ฟอร์เรสต์ ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมและผู้เขียนร่วมของบทความกล่าว โดยกล่าวถึงแนวโน้มของความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์บนชิปที่เพิ่มเป็นสองเท่าทุกๆ สองปีใน ข่าวประชาสัมพันธ์
"วัสดุสองมิติมีคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์และทางแสงที่น่าตื่นเต้นมากมาย ที่จริงแล้วอาจนำเราไปสู่ดินแดนนั้นนอกเหนือจากซิลิคอน"
หากการวิจัยของเติ้งประสบความสำเร็จ อุปกรณ์พลังงานต่ำพิเศษ (ULPD) อาจเป็นประโยชน์อย่างมากต่อผู้ใช้ Charlie Goetz ซีอีโอของ Powercast บริษัทพลังงานไร้สายกล่าวในการสัมภาษณ์ทางอีเมล"พวกเขาจะเปิดใช้งานเครือข่าย IoT ที่แพร่หลายเพื่อกำหนดค่าและปรับใช้ ในทางกลับกัน สิ่งเหล่านี้จะป้อน AI ซึ่งสามารถแปลงปริมาณของอินพุตเป็นเอาต์พุตที่มีคุณภาพได้" เขากล่าวเสริม
"ULPD จะเป็นปัจจัยที่ขับเคลื่อนเมืองที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ปลอดภัยขึ้น และมีประสิทธิภาพมากขึ้นในอนาคต"
สำรวจหลาย ๆ หนทางสู่พลังงานต่ำ
นักวิจัยกำลังสำรวจเทคโนโลยีอื่นๆ ที่อาจเอื้อต่ออุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำมาก
"ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีความก้าวหน้าที่น่าประทับใจในพื้นที่ System on a Chip (SoC)" Goetz กล่าว "อุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำเหล่านี้สามารถทำงานโดยใช้แบตเตอรี่ได้นานหลายปี และที่สำคัญกว่านั้นคือสามารถขับเคลื่อนแบบไร้สายในระยะไกลโดยใช้คลื่นความถี่วิทยุหรืออินฟราเรดในบางกรณี"
มนุษย์กำลังว่ายน้ำในแบตเตอรี่จากสมาร์ทโฟนไปจนถึงสัญญาณเตือนไฟไหม้ Hanson กล่าว "สิ่งนี้กลายเป็นสิ่งที่จัดการไม่ได้อย่างรวดเร็วเนื่องจากเสื้อผ้า บ้าน และเมืองรอบๆ ตัวเราทั้งหมดกลายเป็น 'ฉลาด' และ 'เชื่อมโยงกัน'" เขากล่าวเสริม
"เพื่อให้สิ่งนี้ยั่งยืน เราต้องหาวิธีรักษาอายุการใช้งานแบตเตอรี่ ซึ่งหมายถึงการใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้พลังงานน้อยลง เทคโนโลยีที่บรรลุเป้าหมายในการ 'กินไฟน้อยลง' เป็นสิ่งสำคัญ"
