ますます高まる計算能力の必要性に取り組むために、日本の横浜国立大学の研究者は、MANA（Monolithic Adiabatic iNtegration Architecture）という名前の4ビットAQFPプロトタイプマイクロプロセッサの開発に成功しました。この新しいマイクロプロセッサは、利用可能な高性能コンピューティングシステムのマイクロプロセッサに見られるものよりも約80倍エネルギー効率の高い超伝導体を使用して開発されています。
新しいプロセッサは、ニオブ/アルミニウムのジョセフソン接合を使用して作成され、4.2Kで動作します。次世代データセンター向けの超低電力、高性能マイクロプロセッサ、およびその他のコンピューティングハードウェアの構成要素として、断熱量子フラックスパラメータトロン（AQFP）と呼ばれるエネルギー効率の高い超伝導デジタル電子構造を使用しています。および通信ネットワーク。
横浜国立大学の准教授であり、研究の筆頭著者であるクリストファー・アヤラ氏は、次のように 述べています。「私たちが現在生きている情報化時代を支えるデジタル通信インフラストラクチャは、現在、世界の電力の約10％を使用しています。調査によると、最悪のシナリオでは、大規模なデータセンターのコンピューティングハードウェアや通信ネットワークを駆動する電子機器など、通信インフラストラクチャの基盤となるテクノロジーに根本的な変化がない場合、電力使用量が過剰になる可能性があります。 2030年までに世界の電力の50％。」
AQFPは、コンピューティングのすべての側面に対応しています。データ処理とデータストレージ。さらに、マイクロプロセッサのデータ処理部分は、今日のコンピューティング技術に理想的な2.5GHzのクロック周波数まで動作できます。さらに、これは5〜10 GHzに増加する可能性があり、チームによる設計手法と実験セットアップがさらに改善されます。
超伝導電子デバイスであるAQFPは、チップを室温から4.2ケルビンに冷却して、AQFPを超伝導状態にするために、追加の電力を必要とします。冷却オーバーヘッドにもかかわらず、AQFPは、現在入手可能な高性能コンピューターチップに見られる最先端の半導体電子デバイスと比較して、依然として約80倍のエネルギー効率を備えています。
チームは、よりコンパクトなAQFPデバイスの開発、動作速度の向上、可逆計算によるエネルギー効率のさらなる向上など、テクノロジーの改善を計画しています。また、1つのチップにできるだけ多くのデバイスを収め、高いクロック周波数ですべてのデバイスを確実に動作させるように設計アプローチを拡張する計画もあります。さらに、チームは、AQFPが人工知能用のニューロモーフィックコンピューティングハードウェアや量子コンピューティングアプリケーションなどの他のコンピューティングアプリケーションでどのように役立つかを調べます。
この調査は、IEEE Journal of Solid-State Circuitsに掲載されており、AQFPMANAマイクロプロセッサの詳細を確認できます。