작은 자기 소용돌이를 이용한 에너지 효율적인 컴퓨팅

[아름이]

작은 자기 소용돌이를 이용한 에너지 효율적인 컴퓨팅
색다른 컴퓨팅은 브라운 컴퓨팅과 저수지 컴퓨팅을 결합합니다.
날짜:
2022년 12월 6일
원천:
Johannes Gutenberg Universitaet 마인츠
요약:
오늘날 사용되는 에너지의 상당 부분은 데이터를 처리 및 저장하고 관련 터미널 장비 및 장치를 실행하기 위해 전력 형태로 소비됩니다. 뉴로모픽 컴퓨팅과 같은 혁신적인 개념은 이 문제를 해결하기 위해 에너지 절약 접근 방식을 사용합니다.

오늘날 사용되는 에너지의 상당 부분은 데이터를 처리 및 저장하고 관련 터미널 장비 및 장치를 실행하기 위해 전력 형태로 소비됩니다. 예측에 따르면 이러한 목적으로 사용되는 에너지 수준은 앞으로 더욱 증가할 것입니다. 뉴로모픽 컴퓨팅과 같은 혁신적인 개념은 이 문제를 해결하기 위해 에너지 절약 접근 방식을 사용합니다. JGU(Johannes Gutenberg University Mainz)의 실험 및 이론 물리학자들이 ERC Synergy Grant의 자금 지원을 받아 수행한 공동 프로젝트에서 Brownian 저수지 컴퓨팅으로 알려진 이러한 접근 방식이 이제 실현되었습니다. 이 결과는 최근 과학 저널인 Nature Communications 의 Devices 섹션에서 Editors' Highlight로 소개되기도 했습니다 .

브라운 컴퓨팅은 주변 열 에너지를 사용합니다.

Brownian 저수지 컴퓨팅은 두 가지 색다른 컴퓨팅 방법의 조합입니다. 브라운 컴퓨팅은 컴퓨터 프로세스가 일반적으로 실온에서 실행된다는 사실을 이용하여 주변 열 에너지를 사용하여 전기 소비를 줄이는 옵션이 있습니다. 컴퓨팅 시스템에서 사용되는 열 에너지는 기본적으로 브라운 운동으로 알려진 입자의 무작위 운동입니다. 이 컴퓨팅 방법의 이름을 설명합니다.

저장소 컴퓨팅은 매우 효율적인 데이터 처리에 이상적입니다.

저수지 컴퓨팅은 외부 자극에 대한 물리적 시스템의 복잡한 반응을 활용하여 매우 자원 효율적인 데이터 처리 방법을 제공합니다. 대부분의 계산은 시스템 자체에서 수행되며 추가 에너지가 필요하지 않습니다. 또한 이러한 유형의 저수조 컴퓨터는 특정 요구 사항에 맞게 솔리드 스테이트 시스템을 조정할 필요가 없기 때문에 다양한 작업을 수행하도록 쉽게 사용자 정의할 수 있습니다.

네덜란드 네이메겐 라드바우드 대학교의 요한 멘틴크 교수가 지원하는 마인츠 대학교 물리학 연구소의 마티아스 클라이 교수가 이끄는 팀은 이제 이 두 가지 컴퓨팅 방법을 결합한 프로토타입을 개발하는 데 성공했습니다. 이 프로토타입은 저장소 컴퓨팅의 유효성 검사를 위한 표준 테스트로 사용할 수 있는 부울 논리 연산을 수행할 수 있습니다.

이 사례에서 선택한 고체 시스템은 자기 스커미온을 나타내는 금속 박막으로 구성됩니다. 이러한 자기 소용돌이는 입자처럼 행동하며 전류에 의해 구동될 수 있습니다. 스커미온의 거동은 인가된 전류뿐만 아니라 그들 자신의 브라운 운동에 의해서도 영향을 받습니다. skyrmions의 브라운 운동은 시스템이 각 작업 후에 자동으로 재설정되고 다음 계산을 준비하므로 에너지 절약을 크게 증가시킬 수 있습니다.

마인츠에서 개발된 최초의 프로토타입

최근 스커미온 기반 저수지 컴퓨팅에 대한 이론적 개념이 많이 나왔지만 마인츠 연구진은 이러한 개념을 브라운 컴퓨팅의 원리와 결합해야만 최초의 기능적 프로토타입 개발에 성공했다. 실험물리학자 클라우스 라브(Klaus Raab)는 "시제품은 리소그래피 관점에서 쉽게 생산할 수 있으며 이론적으로 나노미터 크기로 줄일 수 있다"고 말했다. 이론 물리학자인 Maarten Brems는 "우리의 성공은 여기 마인츠 대학의 실험 물리학자와 이론 물리학자 사이의 훌륭한 협력 덕분입니다."라고 강조했습니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/