Tokyo Üniversitesi’nden ihtilal üzere çip teknolojisi: Bilgisayarları 1000 kat hızlandırabilir

Yapay zekâ çağı, bilgisayarların işlem gücüne yönelik ihtiyacı her geçen gün artıyor. Bu yüzden sektör de bu ihtiyacı karşılayabilecek çözümler bulmaya çalışıyor. Ancak bu çalışmalar, donanımsal sınırlamalara takılıyor. Çünkü modern bilgisayar çipleri daha hızlı çalıştırıldıkça, enerji tüketimi ve ısı üretimi de dramatik şekilde artıyor. Bu yüzden mevcut yarı iletken teknolojilerinin bu konuda fiziksel sınırlarına yaklaşmış olabileceği uzun süredir konuşuluyordu. Ancak Japonya’dan gelen yeni bir araştırma, bu tabloyu kökten değiştirebilecek bir gelişmeye işaret ediyor.

Tokyo Üniversitesi’nde geliştirilen yeni bir yarı iletken bileşeni, bilgisayar işlem hızını mevcut teknolojilere kıyasla 1000 kat arttırabilecek potansiyele sahip. Üstelik bunu yaparken neredeyse hiç ısı üretmiyor. Araştırmacılar, bu teknolojinin başarılı şekilde ticarileştirilmesi hâlinde bugün bir saatte işlenen verilerin gelecekte yalnızca bir saniyede işlenebileceğini söylüyor. Çalışmanın sonuçları kısa süre önce bilim dünyasının en prestijli yayınlarından biri olan Science dergisinde yayımlandı.

Haberi okuduğunuz için teşekkürler, bizi takip etmeyi unutmayın!

Yeni Teknoloji Elektrik Akımı Yerine Elektronların “Spin” Özelliğini Kullanıyor

Bildiğiniz gibi bugünkü bilgisayarlar, verileri “bit” adı verilen temel bilgi birimleri üzerinden işliyor. Bu bitler, elektrik akımının varlığı veya yokluğu ile temsil edilen “1” ve “0” değerlerinden oluşuyor. Bu süreci yöneten temel yapı taşları ise transistörler. Ancak transistörlerin daha hızlı çalıştırılması için daha fazla enerji gerekiyor ve bu da ciddi miktarda ısı oluşmasına yol açıyor. Bu ısı problemi, özellikle 2000’li yıllardan sonra işlemci teknolojilerindeki gelişimin yavaşlamasının temel sebeplerinden biri. Tokyo Üniversitesi öncülüğündeki ekip tarafından geliştirilen yeni “kuantum tabanlı kalıcı veri anahtarlama bileşeni” ise tamamen farklı bir yaklaşım benimsiyor. Bu sistemde bilgi, elektrik akımının kendisiyle değil, elektronların “spin” adı verilen manyetik özelliğiyle temsil ediliyor. Yani sistem, klasik elektronik yerine spintronik olarak adlandırılan teknoloji alanına dayanıyor.

Araştırmacıların geliştirdiği bileşen iki farklı materyalden oluşuyor: tantal ve manganezin. Elektrik sinyali önce tantal katmanından geçiriliyor; ardından ortaya çıkan çok küçük manyetik kuvvet, manganezin katmanında belirli bir yöne kaydediliyor. İşte bu yön bilgisi, bir bitlik veriyi temsil ediyor.

Yapılan deneylerde sistemin bir bitlik veriyi yalnızca 40 pikosaniyede işleyebildiği görüldü. Karşılaştırmak gerekirse bir pikosaniye, saniyenin trilyonda biri anlamına geliyor. Günümüzde kullanılan mevcut teknolojilerde ise en hızlı sistemler bile bir bitlik veriyi yaklaşık 1 nanosaniyede kaydedebiliyor. Bir nanosaniyenin saniyenin milyarda biri olduğu düşünülürse, yeni sistemin neden yaklaşık 1000 kat daha hızlı olduğu daha net anlaşılabiliyor.

Hedef 2030’a Kadar Çalışan Bir Prototip Geliştirmek

Araştırmanın dikkat çekici taraflarından biri de bu hız artışının ciddi bir ısı problemi yaratmaması. Çünkü sistemde veri depolama işlemi manyetik özellikler üzerinden gerçekleştiği için enerji kaybı son derece düşük seviyede kalıyor. Araştırmacılar, geliştirdikleri elemanın 100 milyardan fazla işlem sonrasında bile stabil şekilde çalışmaya devam ettiğini söylüyor. Mevcut teknolojilerle aynı hız seviyesine çıkılmaya çalışıldığında ise sistemlerin yaklaşık 1 ila 10 milyon işlem sonrasında aşırı ısınma nedeniyle başarısız olduğu belirtiliyor.

Araştırmacılar geliştirdikleri bileşenlerin küçüldükçe performansının daha da arttığını söylüyor. Eğer bu teknoloji ticari kullanıma uygun hâle getirilebilirse, bilgi işlem için gereken enerji tüketiminin bugünkünün yüzde 1’ine kadar düşürülebileceği düşünülüyor. Ekip şimdi 2030 yılına kadar çalışan bir prototip çip geliştirmeyi hedefliyor. Bunun için de küresel teknoloji şirketleriyle iş birliği yapılması planlanıyor.