超导存储器如何帮助数据中心减少碳足迹

导读 我们中很少有人意识到在Spotify上听音乐或观看Netflix或YouTube会在此过程中释放CO2。在线服务使用存储在数据中心服务器上的数据,它们消耗

我们中很少有人意识到在Spotify上听音乐或观看Netflix或YouTube会在此过程中释放CO2。在线服务使用存储在数据中心服务器上的数据,它们消耗大量能源。物理学家RemkoFermin研究了使数据中心的内存更节能的方法。

目前,数据中心消耗的能源占世界总能源消耗的1%,因此它们产生的CO2排放量占总排放量的0.3%左右。整个信息和通信技术(ICT)(包括个人数字设备、电视和移动网络)产生的排放量占全球排放量的2%以上。

这使得ICT的碳足迹与航空业处于同一水平。最坏情况的预测是,到2030年,数据中心将占全球能源消耗的10%。

费尔明发现这些数字很震惊,想帮助节省能源。他着眼于物理学来开发可以帮助提高数据中心计算机能源效率的方法。“想象一下我们可以避免那10%;这是一个非常重要的目标。”

他考虑的解决方案之一是适用于超导计算机的内存。超导体是没有电阻的材料。这意味着通过它们传送电力不需要能量。缺点是超导体只能在非常冷的温度下工作:刚好高于-273摄氏度的绝对零温度。

Fermin说:“将我们的PC冷却到那种水平不是一种选择,但它适用于数据中心。尽管必须冷却,但如果这使它们成为超导体,那里的大型计算机将更加节能。”

已经对超导体如何用于计算进行了研究。但是,关于计算机如何借助超导性存储数据的研究却少得多。费尔明和他的同事们成功地制造了一种超导存储元件。“作为概念证明,我们制造了一个由单个位组成的存储元件。这表明可以通过结合超导体和磁铁来制造超导存储元件。”

一个成功的超导存储元件必须满足四个标准。

首先,它必须能够在两种状态之间切换,就像计算机中的位可以具有值0或1一样。许多位一起形成一个代码,可以翻译成文本、照片或视频等。其次,它应该只需要很少的能量来读取和在两种状态之间切换。第三,当计算机变热并且不再超导时,存储元件必须保持其记忆。第四,它必须是可扩展的,因为如果我们要存储所有这些电影和音乐,我们需要很多比特。

在Fermin的研究之前已经开发出超导存储元件,但没有一个符合所有四个标准。Fermin至少可以勾选三个。通过摆弄记忆元件的形状,他成功地在磁铁中创造了两种状态。为了确保读取元素状态所需的能量很少,他将超导体堆叠在磁铁上。

椭圆超导部分的凹槽确保电流通过磁铁。结果,超导电流可以确定磁体的状态。换句话说,不消耗能量的电流读取存储元件。

剩下的唯一标准是可扩展性。费尔明说:“我们制作的椭圆长1,500纳米。这还不到人类头发粗细的十分之一。但是,如果将它与晶体管(可以允许或阻止电流通过的电子开关)进行比较,则相对较大,ed.)例如,在手机中。它大约小了一千倍。我们可以让我们的元素更小,但需要更多的研究来了解它在实践中是否真的有效,所以我们可以在未来继续观看YouTube而不会感觉有罪的。”