Thiết kế chip siêu dẫn dựa trên vật liệu mới. Ảnh: TU Delft
Phó giáo sư Mazhar Ali và cộng sự ở Đại học TU Delft công bố nghiên cứu mới hôm 27/4 trên tạp chí Nature, mô tả chi tiết quá trình phát triển diode siêu dẫn có thể tăng cường đáng kể hiệu suất của máy tính. Vật liệu siêu dẫn có tiềm năng giúp các thiết bị điện tử hoạt động nhanh gấp hàng trăm lần, đồng thời tránh thất thoát năng lượng. Tuy nhiên, cần dùng từ trường để ngăn vật liệu dẫn điện theo mọi hướng, có nghĩa chúng không phù hợp với máy tính thông thường.
Nhóm nghiên cứu ở TU Delft cung cấp một giải pháp thay thế để kiểm soát hướng dòng điện ở vật liệu siêu dẫn mà không cần dùng nam châm. Họ sử dụng một vật liệu lượng tử có tên Nb3Br8 được phát triển bởi các nhà vật lý và vật liệu học ở Đại học Johns Hopkins. Tương tự graphene, vật liệu này siêu mỏng và có lưỡng cực điện.
Ali và cộng sự tạo ra "mối nối Josephson vật liệu lượng tử" với hai lớp vật liệu siêu dẫn ngăn cách bằng một lớp Nb3Br8. "Chúng tôi có thể cạo hai lớp nguyên tử của Nb3Br8 và tạo ra lớp đệm rất mỏng chỉ dày cỡ vài nguyên tử, giúp dựng nên mối nối Josephson mà những vật liệu 3D thông thường không thể làm được", Ali giải thích.
Theo các nhà nghiên cứu, những công nghệ trước đây chỉ có thể sử dụng vật liệu bán dẫn giờ đây có thể dùng vật liệu siêu dẫn với thiết kế của họ. Công nghệ trên sẽ cho phép sản xuất máy tính với tốc độ hàng terahertz, nhanh gấp 300 - 400 lần máy tính hiện nay. Nhóm nghiên cứu chế tạo nhiều thiết bị khác nhau để thử nghiệm vật liệu siêu dẫn với mối nối Josephson và nhận thấy nó tạo điều kiện cho dòng điện một chiều mạnh hoạt động mà không cần tới từ trường.
Tuy nhiên, một trở ngại mà họ cần vượt qua là tính khả dụng ở nhiệt độ phòng. Những thử nghiệm diễn ra ở nhiệt độ cực lạnh (-196 độ C). Nếu nhóm nghiên cứu ở TU Delft có thể tìm ra cách ứng dụng vật liệu ở nhiệt độ phòng, họ có thể tiến tới bước tiếp theo là tìm hiểu công nghệ có khả năng mở rộng quy mô để sản xuất hàng loạt hay không. Họ tin chắc vật liệu siêu dẫn mới phù hợp nhất để sử dụng ở mạng lưới máy chủ trung tâm và siêu máy tính.
An Khang (Theo Interesting Engineering)