Superzuinige processor ontworpen

6 gigahertz, 6 milliwatt
De onderzoekers van Northrop Grumman Systems maakten zo’n reciproke kwantumlogicachip met 1600 zogeheten Josephson-juncties. Die bestaan uit 2 supergeleiders met daartussen een dunne isolator. Net als bij een transistor kun je die isolator geleidend maken, zodat met de constructie te schakelen valt. Maar anders dan bij de transistor ondervindt de stroom dan geen weerstand. Op grond van hun proefmodel concluderen de onderzoekers dat een processor op basis van deze techniek een klokfrequentie kan krijgen van 6 gigahertz bij een vermogen van 6 milliwatt. Dat zijn grootheden waarvan de bouwers van chips op basis van silicium alleen maar kunnen dromen.

Koelen tot 269 graden onder nul
Er is wel een maar. Om die eigenschappen te bewerkstelligen, moet je de schakeling afkoelen tot vlakbij het absolute nulpunt. De schakeling werkte bij een temperatuur van 4,2 graden Kelvin, bijna 269 graden Celsius onder nul. Maar als je meeweegt hoeveel stroom daarvoor nodig is, blijft de reciproke kwantumlogica chip qua energieverbruik 300 maal zo zuinig als equivalenten op basis van silicium, stellen de onderzoekers. Daarmee is de techniek vooral interessant voor de toekomstige ontwikkelingen op supercomputergebied en mogelijk ook voor grote rekencentra; die doen een zware aanslag op de opwekkingscapaciteit in de regio waar ze staan opgesteld.

Tegen straling bestand
Het gebruik van niobium heeft nog een voordeel: het materiaal is van nature bestand tegen straling. Daardoor kunnen processors op basis van deze techniek in principe makkelijker in de ruimte of in door kernstraling besmettte gebieden worden gebruikt. Dat verklaart ook wellicht de bemoeienis van onderzoekers van Northrop Grumman Systems. Het bedrijf is voornamelijk actief als leverancier van militaire technologie.

Het onderzoeksrapport is online gezet op arxiv.org, de publicatiesite van de Cornell University.