Da asporto chiave
- I ricercatori affermano che una svolta nell'utilizzo della luce per inviare informazioni potrebbe portare a gadget a bassissimo consumo energetico.
- I ricercatori hanno utilizzato un nuovo tipo di semiconduttore per creare punti quantici disposti come un cartone di uova.
- La nuova ricerca è tra una serie di nuove tecnologie che potrebbero consentire dispositivi a bassissima potenza.
Una recente svolta nell'invio di informazioni tramite la luce potrebbe portare a gadget a bassissimo consumo energetico.
I ricercatori hanno dimostrato come potrebbero utilizzare un effetto quantistico noto come non linearità per modificare e rilevare segnali di luce deboli. Lo sviluppo alla fine potrebbe essere utilizzato in dispositivi elettronici personali. Ma non aspettarti di vedere presto un gadget quantistico in Best Buy.
"L'approccio descritto in questo articolo è pertinente ed entusiasmante, ma sembra essere lontano dall'implementazione", Scott Hanson, fondatore e chief technology officer di Ambiq, un'azienda specializzata in dispositivi a bassa potenza, detto in un'intervista via e-mail.
"I chip utilizzati negli ultimi gadget di oggi si basano più o meno sugli stessi 'interruttori' a base di silicio che esistono da decenni. Anche piccole modifiche al modo in cui questi chip sono fabbricati richiedono molti anni per essere implementati."
Gli effetti quantistici portano alla scoperta
I ricercatori hanno utilizzato un nuovo tipo di semiconduttore per creare punti quantici disposti come un cartone di uova. Il team ha prodotto questo paesaggio energetico del cartone delle uova con due scaglie di semiconduttore, che sono considerati materiali bidimensionali perché costituiti da un unico strato molecolare, spesso solo pochi atomi.
I semiconduttori bidimensionali hanno proprietà quantistiche molto diverse dai blocchi più grandi e potrebbero essere utilizzati in dispositivi a bassa potenza.
Affinché questo sia sostenibile, dobbiamo trovare un modo per preservare la durata della batteria, il che significa far funzionare l'elettronica con meno energia.
"I ricercatori si sono chiesti se gli effetti non lineari rilevabili possono essere sostenuti a livelli di potenza estremamente bassi, fino ai singoli fotoni. Questo ci porterebbe al limite inferiore fondamentale del consumo di energia nell'elaborazione delle informazioni", Hui Deng, professore di fisica e autore senior dell'articolo su Nature che descrive la ricerca, ha affermato in un comunicato stampa.
Una sfida chiave che i ricercatori hanno dovuto superare è stata come controllare i punti quantici. Per controllare i punti come un gruppo con la luce, il team ha costruito un risonatore creando uno specchio nella parte inferiore, posizionandoci sopra il semiconduttore e quindi depositando un secondo specchio sopra il semiconduttore.
"Devi controllare lo spessore molto strettamente in modo che il semiconduttore sia al massimo del campo ottico", ha affermato nel comunicato stampa Zhang Long, ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Deng e primo autore dell'articolo.
I nuovi semiconduttori 2D potrebbero portare i dispositivi quantistici a temperatura ambiente anziché al freddo estremo attualmente richiesto.
"Stiamo arrivando alla fine della legge di Moore", ha affermato Steve Forrest, professore di ingegneria e coautore dell'articolo, riferendosi all'andamento della densità dei transistor su un chip che raddoppia ogni due anni, in il comunicato stampa.
"I materiali bidimensionali hanno molte interessanti proprietà elettroniche e ottiche che potrebbero, in effetti, condurci in quella terra al di là del silicio."
Se la ricerca di Deng dà i suoi frutti, gli Ultra-Low Power Devices (ULPD) potrebbero essere di enorme beneficio per gli utenti, ha affermato Charlie Goetz, CEO di Powercast, una società di alimentazione wireless, in un'intervista via e-mail."Consentiranno la configurazione e l'implementazione di reti IoT onnipresenti. Queste, a loro volta, alimenteranno l'IA, che può quindi convertire la quantità di input in output di qualità", ha aggiunto.
"Gli ULPD saranno il fattore abilitante che guiderà le città intelligenti del futuro più verdi, più sicure, più efficienti."
Esplorare molte strade verso il basso consumo
I ricercatori stanno esplorando una serie di altre tecnologie che potrebbero consentire dispositivi a bassissima potenza.
"Ci sono stati progressi impressionanti nello spazio System on a Chip (SoC) in questi ultimi anni", ha detto Goetz. "Questi dispositivi a bassa potenza possono funzionare per anni con una batteria e, cosa più significativa, possono essere alimentati in modalità wireless a distanza utilizzando le frequenze radio o, in alcuni casi, gli infrarossi."
La razza umana sta nuotando nelle batterie dallo smartphone agli allarmi antincendio, ha detto Hanson. "Questo sta rapidamente diventando ingestibile poiché i nostri vestiti, le nostre case e le città intorno a noi diventano "intelligenti" e "connesse", ha aggiunto.
"Affinché questo sia sostenibile, dobbiamo trovare un modo per preservare la durata della batteria, il che significa far funzionare l'elettronica con meno energia. Le tecnologie che realizzano questo obiettivo di 'sorbire meno energia' sono fondamentali."
