"به طور قابل توجهی نزدیک به حداقل مجاز فیزیک": این بیت حافظه ابررسانا تقریبا 5 برابر حد مجاز کار می کند، اما در دمای 269- درجه سانتیگراد، لبه ادعایی میلیون برابری یخچال نسبت به تراشه های امروزی به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

فیزیکدانان دانشگاه عبری تخمین می زنند که یک گرداب ابررسانا می تواند به عنوان یک بیت حافظه در حدود پنج برابر حد لاندوئر، در 4.2 کلوین عمل کند.

رقم پنج برابری یک تخمین مبتنی بر شبیه‌سازی است که به اندازه‌گیری‌های درایو پیوسته لنگر می‌اندازد، نه یک پاک کردن اندازه‌گیری شده

برتری میلیون برابری این نسخه نسبت به رایانه های معمولی هزینه های تبرید را نادیده می گیرد هر بار که کامپیوتر مقداری را پاک می‌کند، هزینه‌ای را پرداخت می‌کند که فیزیک از آن چشم پوشی نمی‌کند. رولف لاندوئر، فیزیکدان IBM در سال 1961 حداقل را تعیین کرد: kT ln 2، رقمی که با دما مقیاس می شود و در دمای اتاق به حدود 2.9 زپتوژول می رسد.

هیچ تراشه واقعی نزدیک نمی شود، و این شکاف را به هدف مورد علاقه تبدیل می کند زیرا قبض برق محاسباتی همچنان بالا می رود.

فیزیکدانان دانشگاه عبری اورشلیم اکنون می گویند که با استفاده از یک گرداب ابررسانا، یک گرداب جریان الکتریکی در مقیاس نانو، حدود پنج بار به آن طبقه رسیده اند.

ذخیره کردن مقداری در گرداب ممکن است بازی کمی بحث برانگیز باشد

این کار که در 24 سپتامبر در Nature Communications منتشر شد و در یک نسخه دانشگاهی در 11 اکتبر منتشر شد، یک اندازه گیری هوشمندانه است، اما محدودیت هایی دارد: دستگاه فقط در دمای مایع-هلیوم کار می کند، و یکی از سه داور همتای مقاله با نسخه نهایی مخالفت کرده است.

در یک فیلم نازک ابررسانا، یک میدان مغناطیسی می‌تواند در لوله‌های کوچکی که هر یک با جریان در گردش حلقه می‌شوند و یک کوانتوم شار را حمل می‌کنند، وارد شود، و این گرداب‌ها بر روی عیوب اثر می‌گذارند.

این تیم به رهبری یوناتان آناهوری، از یک فیلم 55 نانومتری نیوبیوم استفاده کردند که به صورت نواری به عرض 10 میکرومتر الگوبرداری شده و تا 4.2 کلوین خنک شده است. جاروب کردن یک جریان ثابت از طریق نوار، گرداب‌های فردی را به نقاطی هدایت می‌کند که اختلال طبیعی فیلم، دو مکان استراحت همسایه را که تنها چند نانومتر از هم فاصله دارند، ایجاد می‌کند. موقعیت یابی در اینجا اهمیت دارد و به طور موثر به عنوان ذخیره ارزش عمل می کند: چپ یا راست صفر یا یک می شود.

سپس هر گرداب را با یک جریان متناوب تکان دادند و آن را با یک میکروسکوپ SQUID-on-tip، یک حسگر مغناطیسی که روی یک کاوشگر شیشه‌ای مخروطی ساخته شده بود، ردیابی کردند. بخشی از حرکت که از فشار عقب مانده است نشان می دهد که در هر چرخه چقدر انرژی از دست می رود.

آناهوری گفت که این نتیجه بیت را تقریبا پنج برابر حد لاندوئر قرار می دهد، "به طور قابل توجهی آن را به حداقل مجاز فیزیک نزدیک می کند." انتشار انرژی را که برای آزمایش واقعی اندازه‌گیری می‌شود، پوشش می‌دهد، نه جنبه خنک‌کننده، که می‌تواند به طور قابل توجهی داستان کارایی را در اینجا کاهش دهد.

مقاله هشدار دیگری را در اینجا اضافه می کند: چکیده آن تصدیق می کند که "روش تجربی ما نیاز به یک درایو سینوسی ثابت دارد که با پروتکل پاک کردن Landauer ناسازگار است" و رقم نزدیک به حد را به تحلیل عددی نسبت می دهد.

آزمایشگاه اتلاف را در حالی که گرداب ها به طور مداوم به جلو و عقب حرکت می کردند اندازه گیری کرد. هزینه یک پاک کردن واقعی، وادار کردن مقداری از مقدار ناشناخته به یک حالت شناخته شده، با شبیه‌سازی‌های متصل به آن داده‌ها برآورد شد. عدد پنج برابری تخمین نویسندگان برای بیت کاری با فرکانس 150 کیلوهرتز است که در پاسخ های آنها به بازبینان بیان شده است.

با این حال، این موضوع باعث ایجاد یک دعوای بازبینی همتا شده است که توسط Nature Communications نیز منتشر شده است، که گزارش‌های غیرمعمول داوران را در کنار مقاله فهرست می‌کند.

بازبینی کننده شماره 2 پیش نویس اول را رد کرد، گفت که نسخه دوم فقط با آزمایش های اضافی اجرا می شود، و در مقابل نسخه نهایی توصیه می کند، و با شروع با "نویسندگان می نویسند که کار را اندازه گیری می کنند. این درست نیست." بازبینی کننده استدلال کرد که نیرو، جابجایی و کار به جای مشاهده، تخمین زده یا استنباط شده است، و دو بررسی سلامت عقل را درخواست کرد: نشان دادن گرداب در یک چاه و ماندن در آن، و نشان دادن جهش خود به خودی آن که با دما تغییر می کند، همانطور که فعال سازی حرارتی پیش بینی می کند.

نویسندگان هر دو را رد کردند و به نقل از رانش اسکن که تصویربرداری استاتیک را به حدود 20 نانومتر محدود می‌کند و یادآوری کردند که تغییر دما باعث تغییر شکل چشم‌انداز سنجاق نیز می‌شود.

منتقد شماره 3 از انتشار حمایت کرد و کار را اصیل و معتبر خواند و هشدار داد که آزمایش‌های اضافی می‌تواند آن را برای مدت نامحدودی به تعویق بیاندازد. داور شماره 1 این تکنیک را برای پاک کردن با سرعت مفید مناسب نمی داند و عنوان ساده تری را تشویق می کند.

سرعت معامله است

نه تنها هزینه های خنک کننده محاسبه نشده است، زیرا هزینه های تبرید در دنیای واقعی در نظر گرفته نمی شود، بلکه مشکل بزرگتر نیز سرعت است. محدودیت Landauer تنها در صورتی قابل دسترسی است که وقت خود را صرف کنید، و کار توسط Proesmans، Ehrich، و Bechhoefer نشان می دهد که هزینه اضافی پاک کردن با افزایش سرعت عملیات افزایش می یابد.

برآورد دانشگاه عبری بر روی 150 کیلوهرتز یا اساسا یک عملیات در هر 6.7 میکروثانیه اعمال می‌شود، در حالی که تراشه‌های منطقی ابررسانا بیش از یک دهه پیش با فرکانس 6 گیگاهرتز کار می‌کردند.

آهسته تر رفتن نیز کمکی نمی کند. بر اساس داده های نویز خود نویسندگان، دو چاه مرکزی در نتیجه نزدیک به حد مجاز به گرداب اجازه می دهند تقریبا 3000 تا 7000 بار در ثانیه با سرعت 4.2 K به خودی خود جهش کند.

نویسندگان استدلال می کنند که تا زمانی که عملیات بسیار سریعتر از پرش انجام شود، این کار خوب است. اما این بدان معناست که کارآمدترین چاه‌ها اطلاعات را برای کمتر از یک میلی‌ثانیه نگهداری می‌کنند و مقاله یک چاه را نشان نمی‌دهد که هم نزدیک به حد مجاز باشد و هم بتواند داده‌ها را برای مدت طولانی نگه دارد.

بنابراین، معاوضه بین سرعت، هزینه و دوام است، و با توجه به اینکه مورد استفاده ذخیره سازی داده ها است، انجام آن دشوار است. حافظه گرداب کاملا جدید نیست. سهم دانشگاه عبری حسابداری انرژی است، و ادعای آن برای اولین بار محدود است، اگرچه از یک گرداب واحد استفاده می کند.

تیم دانشگاه عبری تخمین دقیق و تا حدودی بحث برانگیزی از این که چگونه یک گرداب منفرد را می‌توان بین دو نقطه جابه‌جا کرد و یادآوری کرد که نشستن نزدیک به حد فیزیکی و کارآمد بودن در پریز، چیزهای بسیار متفاوتی هستند.