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美國明尼蘇達(dá)大學(xué)雙城分?？茖W(xué)家開發(fā)出一種新型超導(dǎo)二極管，該器件更節(jié)能，可一次處理多個(gè)電信號，還包含一系列控制能量流動的門，而此前的超導(dǎo)二極管不具備這一功能。新型超導(dǎo)二極管有助擴(kuò)大量子計(jì)算機(jī)的規(guī)模，提高人工智能(AI)系統(tǒng)的性能。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《自然·通訊》雜志。

新型超導(dǎo)二極管。

圖片來源：明尼蘇達(dá)大學(xué)雙城分校

論文資深作者、物理與天文學(xué)院副教授弗拉德·普瑞比格指出，科學(xué)家希望使計(jì)算機(jī)變得更強(qiáng)大，但目前的材料和制造方法很快會出現(xiàn)一些硬件上的瓶頸，因此需要新方法來開發(fā)計(jì)算機(jī)，目前提高計(jì)算能力的最大挑戰(zhàn)之一是其耗能太高。二極管通常由半導(dǎo)體制成，但科學(xué)家一直希望用超導(dǎo)體制造二極管，因?yàn)槌瑢?dǎo)體能在不損失能量的情況下工作。

在最新研究中，普瑞比格團(tuán)隊(duì)使用3個(gè)約瑟夫遜結(jié)制造出了新超導(dǎo)二極管。這些約瑟夫遜結(jié)通過將非超導(dǎo)材料夾在超導(dǎo)體之間制成，隨后他們讓超導(dǎo)體與半導(dǎo)體層相連，這一獨(dú)特設(shè)計(jì)使他們能用電壓控制設(shè)備的行為。

結(jié)果顯示，該設(shè)備能夠處理多個(gè)信號輸入，而典型的二極管只能處理一個(gè)輸入和一個(gè)輸出。這一功能可應(yīng)用于神經(jīng)形態(tài)計(jì)算，這種計(jì)算通過模仿神經(jīng)元在大腦中的功能來提高AI系統(tǒng)的性能。

研究團(tuán)隊(duì)表示，該設(shè)備接近有史以來最高能效，而且他們首次證明了可添加門并施加電場來獲得這些特性。新設(shè)計(jì)不僅所用材料更適合工業(yè)生產(chǎn)制造，還提供了新功能，原則上適用于任何類型的超導(dǎo)體，并有助于促進(jìn)量子計(jì)算機(jī)的開發(fā)。

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