美國麻省理工學院研發超導體設備　有望改變運算領域能源消耗

編譯／李寓心

近期有一組來自美國麻省理工學院（MIT）的科學家團隊，開發出一種簡單的超導體裝置，比現有的電子設備，能更有效地傳輸電流，而這種超小型的二極體「開關」，可以大幅度降低高功率運算系統的耗能。儘管現在的新型二極體還處於開發的早期階段，但可帶來的效率是其他二極體的兩倍多，甚至可能成為新興量子運算技術，不可或缺的一部分。

根據報導，「二極體」（diode）又稱「二極管」，是一種具有兩個不對稱電導端子的電子元件，電流可沿著一個方向流動但不能反向流動的設備，是運算系統中常見的設備之一，而在現代半導體晶片中，則稱為「電晶體」（transistor），含有近數十億個類似二極體的零件。

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然而，這些設備可能會因電阻而變得非常熱，需要大量的能量來冷卻雲端運算等多種現代技術，背後資料中心的高功率系統。根據《自然》雜誌2018年的新聞專題報導，這些系統在十年內將會消耗全球近20%的電力。因此，由超導體製成的二極體成為凝聚體物理學的熱門選項，因為超導體在低於臨界溫度時，可以幾近0電阻的方式傳輸電流，使半導體同類產品的效率更高。

對此，德國馬克斯‧普朗克研究所（Max Planck Institutes）物質結構與動力學研究所所長Philip Moll指出，從工程角度來看，超導二極體是一個可以完全解決問題的選擇。因為這種矩形的奈米二極體，比人類頭髮直徑細1,000倍，且容易被擴展，在單個矽晶圓上（Silicon wafer），可生產數百萬個晶圓。

身為團隊一員的MIT高級研究科學家Jagadeesh Moodera對於這次的研發成果，也說道：「我們設計的超導二極體效應非常強大，可在簡單的系統和寬溫的範圍內運行，而這種效應歸因超導體的普遍特性，能透過非常簡單且直接的方式呈現，可能為未來的新興技術打開另一個大門。」

資料來源：SciTech Daily

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