A mesterséges intelligencia úgy falja az áramot, mintha soha nem lenne holnap. Egy-egy nagy nyelvi modell betanítása annyi energiát igényelhet, mint több száz háztartás éves fogyasztása. A kutatók éppen ezért nemcsak gyorsabb, hanem sokkal hatékonyabb gépek után kutatnak. És a választ — meglepő módon — nem a mai csúcstechnológiában, hanem a kvantumvilág titkaiban keresik.
Az AI étvágyának ára van
Ma már egyetlen nagy nyelvi modell betanítása annyi energiát igényelhet, mint több ezer háztartás éves fogyasztása. Az adatközpontok egyre nagyobb szeletet hasítanak ki a globális villamosenergia-felhasználásból, és ezzel együtt a szén-dioxid-kibocsátásból is. Ezért különösen fontos, hogy a jövő számítástechnikai megoldásai ne csak gyorsabbak, hanem takarékosabbak is legyenek.
A Massachusettsi Műszaki Egyetem (MIT) csapata most olyan áttörést ért el, amely közelebb hozhatja a veszteségmentes energia- és adattovábbítás álmát. A kutatók a híres kvantum Hall-hatás vizsgálatához dolgoztak ki egy új módszert. Ez a jelenség arról ismert, hogy az elektronok bizonyos körülmények között a súrlódást teljesen kikerülve, egyetlen irányban, az anyag peremén áramlanak — mintha egy forgalmi dugóban hirtelen minden autó a járda szélén, tökéletes rendben suhanna tovább.
A gond az, hogy ez a kvantumos tánc olyan kicsiben és olyan gyorsan zajlik, hogy gyakorlatilag láthatatlan. Az MIT kutatói ezért cselhez folyamodtak: elektronok helyett szuperhűtött nátriumatomokat használtak, amelyeket lézerekkel rendeztek el. Így sikerült a kvantum Hall-hatást nagyobb, megfigyelhető léptékben „lemásolni”, és közelebbről tanulmányozni.
Az úgynevezett „edge state”-ekben az elektronok az anyag peremén, akadálytalanul áramlanak. Az MIT egy friss beszámolója szerint
ezekben a ritka peremállapotokban az elektronok súrlódás nélkül, szinte lebegve kerülik ki az akadályokat, miközben a határvonal mentén haladnak.
A különbség a szupravezetéshez képest az, hogy itt nem az egész anyagban, hanem kizárólag a peremen jön létre ez a frikciómentes áramlás.
Egy lépéssel közelebb a kvantumszámítógéphez
Bár a kvantumszámítógépek akár százszoros hatékonyságot ígérnek, ma még óriási hűtési rendszerek kellenek a működésükhöz, ami önmagában is sok energiát felemészt. Az MIT mostani kutatása éppen abban segíthet, hogy a kvantumvilág előnyei egyszer valóban ellensúlyozzák ezeket a költségeket, és a gépek ne csak ígéret, hanem valódi megoldás legyenek.
Ha mindezt sikerül a gyakorlatban is kihasználni, az komoly következményekkel járhat. Az energiaveszteség megszűnése azt jelentené, hogy az adatok és az energia eszközök között úgy áramolhatnának, hogy közben semmi sem vész el. Az Interesting Engineering beszámolója szerint ez a fajta „súrlódásmentes elektronáramlás” szuperhatékony áramkörök és kvantumszámítógépek fejlesztéséhez vezethet.
A kvantumszámítógépektől már most azt várják, hogy egyes feladatokban akár százszor energiahatékonyabbak lesznek a jelenlegi szuperszámítógépeknél. A hagyományos gépekkel szemben itt nem bináris 1-esek és 0-k dolgoznak, hanem qubitek, amelyek egyszerre lehetnek 0 és 1 állapotban is — szuperpozícióban, mint egy pörgő érme, amely még nem döntött, fej vagy írás lesz belőle. Ez az alapja annak, hogy a kvantumszámítás gyökeresen átalakíthatja a teljes technológiát.
Mindez még messze van a kereskedelmi alkalmazástól. De az MIT mostani áttörése stabilabb, megfigyelhetőbb módot adott a kutatóknak arra, hogy jobban megértsék, miként működnek ezek a titokzatos peremállapotok. És bár a „végtelen energia” gondolata egyelőre inkább tudományos ígéret, mint valóság, az út egyre tisztábban látszik: olyan elektronikához közelítünk, ahol a veszteség fogalma talán egyszer végleg eltűnik.
