Untuk mengatasi kebutuhan yang semakin meningkat akan daya komputasi yang lebih besar, para peneliti dari Universitas Nasional Yokohama, Jepang telah berhasil mengembangkan mikroprosesor prototipe AQFP 4-bit bernama MANA (Monolithic Adiabatic iNtegration Architecture). Mikroprosesor baru ini dikembangkan menggunakan superkonduktor yang sekitar 80 kali lebih hemat energi daripada yang ditemukan di mikroprosesor sistem komputasi kinerja tinggi yang tersedia.
Prosesor baru ini dibuat dengan menggunakan niobium / aluminium Josephson Junctions dan beroperasi pada 4.2K. Ini menggunakan struktur elektronik digital superkonduktor hemat energi, yang disebut adiabatik quantum-flux-parametron (AQFP), sebagai blok bangunan untuk mikroprosesor berdaya sangat rendah, berkinerja tinggi, dan perangkat keras komputasi lainnya untuk pusat data generasi berikutnya dan jaringan komunikasi.
Seperti yang dikatakan oleh profesor di Universitas Nasional Yokohama dan penulis utama studi tersebut, Christopher Ayala, “Infrastruktur komunikasi digital yang mendukung Era Informasi yang kita jalani saat ini menggunakan sekitar 10% dari listrik global. Studi menunjukkan bahwa dalam skenario terburuk jika tidak ada perubahan mendasar dalam teknologi yang mendasari infrastruktur komunikasi kita seperti perangkat keras komputasi di pusat data besar atau elektronik yang menggerakkan jaringan komunikasi, kita mungkin melihat penggunaan listriknya meningkat. 50% dari listrik global pada tahun 2030. "
AQFP mampu melakukan semua aspek komputasi yaitu. pengolahan data dan penyimpanan data. Selain itu, bagian pemrosesan data dari mikroprosesor dapat beroperasi hingga frekuensi clock 2.5 GHz yang ideal untuk teknologi komputasi saat ini. Selain itu, ini dapat meningkat hingga 5-10 GHz dengan penyempurnaan lebih lanjut dalam metodologi desain dan penyiapan eksperimental oleh tim.
Sebagai perangkat elektronik superkonduktor, AQFP membutuhkan daya tambahan untuk mendinginkan chip dari suhu ruangan hingga 4,2 Kelvin untuk memungkinkan AQFP masuk ke status superkonduktor. Meskipun ada overhead pendinginan, AQFP masih sekitar 80 kali lebih hemat energi jika dibandingkan dengan perangkat elektronik semikonduktor canggih yang ditemukan dalam chip komputer berkinerja tinggi yang tersedia saat ini.
Tim berencana untuk melakukan perbaikan dalam teknologi termasuk pengembangan perangkat AQFP yang lebih kompak, meningkatkan kecepatan operasi, dan meningkatkan efisiensi energi lebih jauh melalui komputasi yang dapat dibalik. Selain itu, ada rencana untuk mengukur pendekatan desain agar sesuai dengan perangkat sebanyak mungkin dalam satu chip dan mengoperasikan semuanya dengan andal pada frekuensi clock tinggi. Selain itu, tim akan memeriksa bagaimana AQFP dapat membantu dalam aplikasi komputasi lain seperti perangkat keras komputasi neuromorfik untuk kecerdasan buatan serta aplikasi komputasi kuantum.
Studi ini dipublikasikan di IEEE Journal of Solid-State Circuits dimana Anda bisa mendapatkan rincian lebih lanjut tentang mikroprosesor AQFP MANA.