Песах Бенсон • 13 жовтня 2026 року

Єрусалим, 13 жовтня 2026 року (TPS-IL) — Вчені з Єрусалимського університету продемонстрували експериментальний підхід до комп’ютерної пам’яті, який наближає розсіювання енергії до фундаментальної межі, встановленої законами фізики, потенційно відкриваючи шлях до більш енергоефективних обчислень у системах, що працюють при надзвичайно низьких температурах.

Підхід використовує надпровідний вихор — крихітну магнітну структуру, яка утворюється всередині певних матеріалів при їх охолодженні до надзвичайно низьких температур. Захоплюючи вихор в одній з двох стабільних позицій, дослідники кодували інформацію як нуль або одиницю, базові одиниці цифрових обчислень.

Результати можуть зрештою допомогти зменшити енергію, необхідну для окремих операцій пам’яті в квантових комп’ютерах та інших системах, що працюють при надзвичайно низьких температурах. Однак, необхідні подальші дослідження, щоб визначити, чи можна масштабувати цей підхід і досягти практичної економії енергії.

Опубліковане у рецензованому журналі Nature Communications, дослідження вивчало, скільки енергії розсіюється під час руху одного надпровідного вихору. В одній експериментальній конфігурації робота на цикл становила лише в чотири рази більше за межу Ландауера, теоретичний мінімум енергії, пов’язаний зі стиранням одного біта інформації.

Дослідники також використовували чисельне моделювання для оцінки того, наскільки енергія, необхідна для маніпулювання інформацією, може наблизитися до цієї фундаментальної межі. Однак, експериментальний метод передбачав переміщення вихору під дією постійно осцилюючої сили, а не виконання ідеалізованого процесу стирання інформації. Тому вимірювання не є прямим доказом стирання інформації в чотири рази більше за межу Ландауера.

«Наша робота вимірює енергію, необхідну для роботи біта пам’яті на основі надпровідного вихору», — сказав доктор Йонатан Анахорі з Єврейського університету, який очолював дослідження разом з Нофар Фрідман. «Ми виявили, що він може працювати приблизно в п’ять разів більше за межу Ландауера, наближаючи його надзвичайно близько до мінімуму, дозволеного фізикою».

Тестування меж

Вимірювання залученої енергії стало серйозним експериментальним викликом. Замість того, щоб намагатися виявити крихітну кількість тепла, що виділяється під час руху вихору, команда відстежувала його магнітну реакцію за допомогою надчутливого приладу, який називається мікроскопом SQUID-on-tip.

«Вихор — це надзвичайно маленький і делікатний об’єкт, тому вимірювання енергії, що розсіюється його рухом, є серйозним експериментальним викликом», — сказав Фрідман. «Відстежуючи його магнітну реакцію, ми змогли порівняти його енергетичну вартість з фундаментальними межами обробки інформації».

Дослідники заявили, що дослідження надає кількісне вимірювання розсіювання енергії в окремому надпровідному вихорі, пропонуючи спосіб оцінки енергетичних витрат використання таких структур як елементів пам’яті.

Експериментальна установка працювала при температурі близько 4,2 кельвіна, або приблизно мінус 269 градусів Цельсія, що робить цей підхід непридатним для звичайних комп’ютерів. Його потенційні застосування, швидше за все, будуть у кріогенних обчисленнях, включаючи квантові обчислювальні системи, що працюють при подібних низьких температурах.

Результати свідчать про можливий спосіб зберігання інформації в цих системах, одночасно зменшуючи енергію, необхідну для окремих операцій пам’яті. Однак, дослідження не демонструє практичний чіп пам’яті і не встановлює, що повний комп’ютер споживатиме менше електроенергії. Необхідні подальші дослідження, щоб визначити, чи можна інтегрувати цей підхід у обчислювальні системи в масштабі, і чи будь-яка економія енергії перевищить витрати на охолодження та експлуатацію системи.