Da bi se spopadli z vedno večjo potrebo po več računski moči, so raziskovalci z Japonske nacionalne univerze Yokohama uspešno razvili 4-bitni prototipni mikroprocesor AQFP z imenom MANA (Monolithic Adiabatic iNtegration Architecture). Ta novi mikroprocesor je razvit z uporabo superprevodnikov, ki so približno 80-krat bolj energetsko učinkoviti od tistih, ki jih najdemo v mikroprocesorjih visokozmogljivih računalniških sistemov.
Novi procesor je izdelan iz niobija / aluminija Josephson Junctions in deluje pri 4,2K. Uporablja energijsko učinkovito superprevodniško digitalno elektronsko strukturo, imenovano adiabatski kvantni tok-parameter (AQFP), kot gradnik ultra-nizkoenergijskih, visoko zmogljivih mikroprocesorjev in druge računalniške strojne opreme za naslednjo generacijo podatkovnih centrov komunikacijskih omrežij.
Kot je zapisal izredni profesor na Yokohama National University in vodilni avtor študije Christopher Ayala, »digitalna komunikacijska infrastruktura, ki podpira informacijsko dobo, v kateri živimo danes, trenutno porabi približno 10% svetovne električne energije. Študije kažejo, da lahko v najslabšem primeru, če ne pride do temeljnih sprememb v osnovni tehnologiji naše komunikacijske infrastrukture, kot je računalniška strojna oprema v velikih podatkovnih centrih, ali elektronika, ki poganja komunikacijska omrežja, opazimo, da se poraba električne energije poveča 50% svetovne električne energije do leta 2030. "
AQFP je zmožen vseh vidikov računalništva, tj. obdelava in shranjevanje podatkov. Poleg tega lahko del mikroprocesorja za obdelavo podatkov deluje na taktni frekvenci 2,5 GHz, kar je idealno za današnje računalniške tehnologije. Poleg tega se to lahko poveča na 5-10 GHz z nadaljnjimi izboljšavami v metodologiji načrtovanja in eksperimentalnimi nastavitvami ekipe.
Kot superprevodniška elektronska naprava potrebuje AQFP dodatno moč za hlajenje čipov s sobne temperature na 4,2 Kelvina, da lahko AQFP preide v superprevodno stanje. Kljub hladilnim obremenitvam je AQFP še vedno približno 80-krat bolj energetsko učinkovit v primerjavi z najsodobnejšimi polprevodniškimi elektronskimi napravami, ki jih najdemo v visokozmogljivih računalniških čipih, ki so danes na voljo.
Skupina načrtuje izboljšave tehnologije, vključno z razvojem kompaktnejših naprav AQFP, povečanjem hitrosti delovanja in še večjo energetsko učinkovitostjo z reverzibilnimi računi. V načrtu je tudi načrtovalni pristop prilagoditi čim večjemu številu naprav v en čip in zanesljivo upravljati z visokimi taktnimi frekvencami. Poleg tega bo skupina preučila, kako bi AQFP lahko pomagali pri drugih računalniških aplikacijah, kot je nevromorfna računalniška strojna oprema za umetno inteligenco in kvantne računalniške aplikacije.
Študija je bila objavljena v IEEE Journal of Solid-State Circuits, kjer lahko najdete več podrobnosti o mikroprocesorju AQFP MANA.