काठमाडौं ।
जापानी अनुसन्धानकर्ताहरूले कम्प्युटरको प्रशोधन गति बढाउन सक्ने तर अतिरिक्त ताप अत्यन्त कम उत्पन्न गर्ने नयाँ उपकरण विकास गरेका छन्।
उच्च-क्षमतायुक्त कम्प्युटिङमा, विशेषगरी डाटा सेन्टरमा प्रयोग हुने प्रोसेसरहरूका लागि ऊर्जा खपत र अत्यधिक ताप उत्पादन दुई प्रमुख चुनौती हुन्। सामान्यतया प्रोसेसर जति छिटो काम गर्छ, त्यति धेरै ताप उत्पादन हुन्छ।
यो सिद्धान्त ठूला र साना सबै कम्प्युटरमा लागू हुन्छ। जटिल काम गर्दा कम्प्युटरका फ्यानहरू तीव्र गतिमा चल्ने अनुभव अधिकांश प्रयोगकर्तालाई हुन्छ। त्यस्तै, क्लाउड डाटा सेन्टरमा हजारौं सर्भर सञ्चालन भइरहेका हुन्छन्, जसका प्रोसेसरबाट ठूलो मात्रामा ताप निस्कन्छ।
तर वैज्ञानिकहरूले “नन–भोलाटाइल स्विचिङ एलिमेन्ट” नामक नयाँ उपकरणले उच्च गतिमा प्रशोधन गर्न सक्ने र त्यस क्रममा अत्यधिक ताप नउत्पादन गर्ने देखाएका छन्।
लाइभसाइन्सका अनुसार यो उपकरणले एक बिट सूचना — अर्थात् “१” वा “०” — केवल ४० पिकोसेकेन्डमा प्रशोधन गर्न सक्छ। ४० पिकोसेकेन्ड भनेको एक सेकेन्डको ४० ट्रिलियन भागको एक भाग हो। तुलना गर्दा, परम्परागत चिपहरूले एक बिट प्रशोधन गर्न एक नानोसेकेन्डभन्दा कम समय लिन कठिन मानिन्छ। एक नानोसेकेन्ड भनेको एक सेकेन्डको एक अर्ब भागको एक भाग हो।
मे १४ मा साइन्स जर्नलमा प्रकाशित अध्ययनमा वैज्ञानिकहरूले पिकोसेकेन्ड स्तरमा अत्यन्त कम ऊर्जा प्रयोग गरेर स्विचिङ सम्भव भएको प्रदर्शन गरेका छन्।
अनुसन्धानकर्ताहरूले सिलिका आधारमाथि ट्यान्टालम (Ta) र Mn3Sn का अति पातला तह प्रयोग गरेर यो उपकरण निर्माण गरेका हुन्। विद्युत् सञ्चय र उत्सर्जन गर्न सक्ने धातु भएकाले ट्यान्टालम छानिएको हो भने Mn3Sn एन्टिफेरोम्याग्नेटिक पदार्थ भएकाले यसको चुम्बकीय गुण स्थिर रहने र बाह्य चुम्बकीय प्रभावबाट कम प्रभावित हुने बताइएको छ।
त्यसपछि अनुसन्धानकर्ताहरूले सामान्य सञ्चार तरंगलम्बाई क्षेत्रमा ६० पिकोसेकेन्डसम्मका तीव्र प्रकाश स्पन्दनहरू नियन्त्रण गर्न अल्ट्राफास्ट पल्स जेनेरेटर प्रयोग गरे। प्रत्येक प्रकाश स्पन्दन उच्च-गति फोटोडिटेक्टर ‘युनि–ट्राभलिङ–क्यारियर फोटोडायोड’ (यूटीडी-पीडी) बाट पार गरिएको थियो।
जब नन–भोलाटाइल स्विचिङ एलिमेन्टले यूटीडी-पीडीबाट आएको संकेत प्राप्त गर्यो, सामग्रीभित्रका इलेक्ट्रोनहरूको स्पिन परिवर्तन भयो र वैज्ञानिकहरूले अत्यन्त सानो चुम्बकीय बल मापन गरे।
प्रयोगशाला परीक्षणमा यो उपकरणले एक अर्बभन्दा बढी पटक स्विचिङ गर्दा पनि स्थिर र भरपर्दो रूपमा काम गरेको देखियो। साथै, चुम्बकीय जानकारी सुरक्षित राख्न निरन्तर विद्युत् आपूर्ति आवश्यक परेन।
सबैभन्दा महत्वपूर्ण कुरा, यस प्रक्रियाले परम्परागत प्रोसेसरको तुलनामा निकै कम अतिरिक्त ताप उत्पादन गर्यो। यसले उच्च गति र अत्यधिक तापबीचको परम्परागत सीमालाई हटाउन सक्ने सम्भावना देखाएको अनुसन्धानकर्ताहरूले बताएका छन्।
अध्ययनअनुसार, डाटा सेन्टरको प्रशोधन क्षमता विस्तार गर्न अहिले अत्यधिक ताप ठूलो अवरोध बनेको छ। कम ऊर्जा खपत र न्यून ताप उत्पादनका कारण यो उपकरणले भविष्यमा प्रोसेसरहरूको ऊर्जा आवश्यकता उल्लेखनीय रूपमा घटाउन सक्छ।
यद्यपि, ठूलो मात्रामा यस्ता उपकरण उत्पादन गर्नु चुनौतीपूर्ण हुन सक्छ। ट्यान्टालम दुर्लभ धातु भएकाले यसको आपूर्तिसम्बन्धी समस्या आउन सक्ने बताइएको छ। साथै, प्रयोगशालाबाहिर वास्तविक वातावरणमा यसको थप परीक्षण आवश्यक रहनेछ।
अनुसन्धानकर्ताहरूका अनुसार सफल प्रयोगशाला प्रदर्शनपछि सन् २०३० सम्म यसको प्रोटोटाइप चिप तयार हुन सक्छ।
उनीहरूले Mn3Sn तहको मोटाइ अझ घटाउँदा ऊर्जा खपत थप कम गर्न सकिने विश्वास व्यक्त गरेका छन्। अबको प्रमुख चुनौती भनेको व्यावसायिक रूपमा ठूलो मात्रामा उत्पादन गर्न सकिने निर्माण प्रक्रिया विकास गर्नु रहेको उनीहरूले बताएका छन्।
प्रकाशित: १८ जेष्ठ २०८३, सोमबार
