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Sep 02, 2023

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Le rendement de 50 % de la diode serait une aubaine pour la conception de puces. Avec toute la fureur autour des supraconducteurs qui fait la une des journaux (en vous regardant, LK-99), il est parfois facile de laisser passer d'autres histoires.

Le rendement de 50 % de la diode serait une aubaine pour la conception de puces.

Avec toute la fureur autour des supraconducteurs qui fait la une des journaux (en vous regardant, LK-99), il est parfois facile de laisser d'autres histoires passer inaperçues. Mais la science est présente partout, tout le temps : aujourd'hui, une équipe de recherche du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a développé un dispositif supraconducteur qui, selon eux, apportera une efficacité énergétique et thermique améliorée à l'électronique. Leurs travaux ont été publiés dans un numéro en ligne de Physical Review Letters.

Comme le LK-99 (qui fait encore l'objet d'un processus de réplication et d'examen par les pairs compliqué), la diode conçue par le MIT (une sorte de dispositif de commutation) en est encore à ses balbutiements. Pourtant, Jagadeesh Moodera (auteur principal) et al. disons que cette diode est déjà deux fois plus efficace que les architectures de diodes précédentes en ce qui concerne le transport du courant (et la prévention des pertes), avec une marge de conception suffisante pour améliorer ses caractéristiques.

Cela pourrait même avoir un impact sur l’informatique quantique. Et en fait, ce développement est venu comme une découverte fortuite alors que l'équipe s'est penchée sur les fermions de Majorana, l'un des éléments constitutifs des qubits topologiques, une conception de qubit qui n'a pas encore été confirmée et qui a été poursuivie par nul autre que Microsoft. L'équipe s'est vite rendu compte que ses travaux inspirés par Majorana sur les diodes supraconductrices pouvaient être facilement transférés dans le domaine des circuits classiques (c'est-à-dire non quantiques).

Les diodes sont un élément crucial de toute puce et font partie intégrante de la conception d'un circuit. Alors que les transistors sont fréquemment utilisés pour amplifier les signaux d'entrée des circuits à faible résistance vers les circuits à haute résistance au sein de la puce, les diodes peuvent être utilisées soit comme stabilisateurs de tension, soit comme vannes unidirectionnelles (en ce sens qu'elles permettent au courant de circuler uniquement dans un sens). Il semble que l’une ou l’autre de ces applications bénéficierait de cette nouvelle conception supraconductrice.

La conception des puces étant fortement contrainte par la quantité de chaleur générée par les pertes électriques (un goulot d'étranglement qui se traduit par des conceptions de transistors de plus en plus complexes et de nouvelles technologies de refroidissement qui traitent ces problèmes de manière limitée), les avantages des diodes sans perte pour améliorer les performances informatiques et thermiques. l'efficacité ne doit pas être sous-estimée.

Toutes les caractéristiques d’un supraconducteur étaient nécessaires pour fabriquer des diodes super efficaces. L'équipe de recherche du MIT a montré que de minuscules différences entre les bords des dispositifs à diodes pouvaient être optimisées (en ajoutant des bords dentelés ou en appliquant d'autres déformations). C'est pourquoi la conception est encore ouverte à l'optimisation : le nombre de variations de conception possibles est énorme, et le temps est limité pour trouver quelle est la meilleure configuration asymétrique.

La bizarrerie de la conception montre que même des différences microscopiques dans les matériaux peuvent entraîner des résultats disproportionnés. Ces diodes possèdent également des caractéristiques supraconductrices telles que l'effet Meissner et la capacité de se verrouiller sur des champs magnétiques préexistants (appelés flux pinning).

S'adressant à SciTechDaily, Philip Moll (directeur de l'Institut Max Planck pour la structure et la dynamique de la matière en Allemagne et non impliqué dans la recherche) a déclaré que l'article de l'équipe du MIT montre comment les diodes supraconductrices sont désormais un « problème entièrement résolu d'un point de vue technique ». ". Il a également ajouté que les efficacités records présentées par la conception ont été atteintes "sans même essayer", les structures étant "loin d'être encore optimisées". Cela semble être une science parfaitement intelligente (bien que toujours difficile).

Surtout, l’équipe affirme que sa diode supraconductrice est robuste et capable de fonctionner sur une large plage de températures tout en ouvrant potentiellement la porte à de nouvelles technologies et conceptions. Pour ajouter de la pertinence à cette découverte, les ingénieurs affirment que la conception de ces diodes est suffisamment simple et compatible pour être facilement évolutive : des millions d'entre elles peuvent être produites sur une seule plaquette de silicium.

Alors, mettons-les déjà ici ?

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