24
ЭВМ на сверхпроводинках
Доктор физико-mатематических наук
Л. Г. АСЛАМАЗОВ
Термин «поколение» прочно вошел в вычислительной техники. Каждый следующее поколение ЭВМ должно иметь большие быстродействие (число операций в единицу времени), больший объем памяти, меньшие размеры. Есть ли предел на этом пути, и какими станут ЭВМ в будущеем? Многие ведущие специалисты в мире сейчас считают, что ЭВМ должно стать сверхпроводими.
Что такое сверхпроводимость, теперь знает каждый школьник: при очень низких температурах неоторные металлы и сплавы теряют свое сопротивление, и электрический ток течет по таким проводникам без потерь. Идея использования сверхпроводимости для записи информации в ЭВМ имеет давнюю историю. Еще на заре эры вычислительной техники, в 50-х годах были разработаны сверхпроводящие элементы памяти — криотроны. Приципп их действия основан на том, что магнитное поле разрушает сверхпроводимость. Замкнутое количество из сверхпроводника может находиться в двух устойчивых состояниях: когда по нему циркулирует незаутхающий сверхпроводящий ток, и когда при включении магнитного поля сверхпроводимость разрушается, а колюц переходит в нормальное состояние. Так можно «записьать» «0» и «1», то есть создать простейший элемент памяти ЭВМ.
Основное преимущество сверхпроводящих криотронов по сравнению с полупроводниковыми элементами памяти заключается в том, что в сверхпроводящем состоянии не проинсходит выделения тела. Ведь при работе ЭВМ греется, и чем больше объем памяти, тем больше теперь выделяется. Если вспомнить, какое огромное количество содержимые ЭВМ, то становится понятным, почему эта проблема имеет первостепенное значение.
Похоже, что альтернативы нет — сверхЭВМ должны быть сверхпроводящими. Однако оказывается, что время переключения криотронов не может быть меньше, чем с, а для современных ЭВМ даже миллиарды доли секунды не такая уж малая величины. В то же время сделать ЭВМ на сверхпроводящих криотронах оказывается гораздо труднее, чем на полупроводниках. И охлаждать ее надо было бы до очень низких температур — до температур жидкого геля (только в таких условиях металлы становятся сверхпроводящими). Поэтому сверхпроводящие криотроны на какое-то время были оставлены, и казалось, что это — тупиковая ветвь в эвлюциниме ЭВМ.
Но вот в 1962 году английский физик Джозефсон открыл замечательный эфект, называемый его именем (об этом эфекте можно прочитать, например, в статье «Что такое СКВИД?» в «Кванте» № 10 за 1981 год). И как часто бывают, новый физический эфект открыл новые технические возможности. Хотя прицип действия элемента памяти остался в существии прежним, были разработаны так называемые джозуляры (предельно возможная величина еще на два порядка меньше).
С таким рекордсменами полупроводниковые элементы памяти конкурировать уже не могут. Преимущества джозефоновских криотронов окупают затраты на охлаждение, трудности конструкирования и многое другое недостатки сверхпроводящих ЭВМ. Сейчас во всем мире ведутся интенсивные работы по созданию таких ЭВМ. И хотя на этом пути еще очень много нерешенных проблем, учены считают, что тот день, когда заработает первая ЭВМ на сверхпроводинках, не за горами.