東大が平安京エイリアン以来の大快挙。新型素子で計算力1000倍。1時間のダウンロードが1秒

コンピューターの処理速度1000倍へ、東大が素子開発　発熱せず稼働

https://www.nikkei.com/article/DGXZQOSG132XK0T10C26A5000000

東京大学などの研究チームはコンピューターなどに使う半導体チップの情報処理速度を1000倍速くする素子を開発した。熱が生じにくく、消費電力の低減につながる。2030年までに実用的な試作チップの開発を目指す。

この技術を応用すれば「例えばダウンロードに1時間かかっていたデータが1秒で処理できる可能性がある」（東大の中辻知教授）という。研究成果は米科学誌「サイエンス」に掲載された。

コンピューターは電気の流れの有無を「0」と「1」で表現するビットを使って計算する。電気の流れはトランジスタという微細な素子が制御する。高速な演算にはビットの制御速度が重要だが、一定の処理速度を超えると必要な電力が跳ね上がり、熱が生じる課題があった。既存技術の処理速度は2000年代に限界を迎えていた。

新たに開発した「不揮発量子スイッチング素子」は電気の流れではなく、電子が持つ磁石の性質（スピン）を使ってビットを表す。実験では1ビットの情報を40ピコ（ピコは1兆分の1）秒と、従来の1000分の1の短い時間で処理できた。既存技術では早くても1ビットの情報を記録するのに1ナノ秒（ナノは10億分の1）ほどかかっていた。

素子はタンタルとマンガンスズの2種類で構成される。タンタルに流した電気信号は、最終的に微少な磁力の向きの情報としてマンガンスズに記録される。この向きがビットを表現する。

素子は熱が生じにくく、実験では1000億回以上繰り返し情報を処理しても安定して動作していた。既存技術で同じ処理速度を実行しようとすると1000～100万回程度で熱によって故障する。

新技術は情報を磁気で保存するため、不揮発性メモリーにも応用できる。中辻教授は「エネルギーをほぼ消費せずに情報を記録できる」と説明する。

人工知能（AI）などの普及で処理する情報量は増加し、電力需要も高まっている。国際エネルギー機関（IEA）によれば、AIの普及で世界のデータセンターの電力需要が30年に945テラ（テラは1兆）ワット時まで拡大すると見込む。24年時点から2倍以上で、日本の総電力消費を上回る。

研究では素子は小型化に応じて性能が高まる傾向も見つけている。実用化できれば情報処理にかかる消費電力を既存の100分の1にできる可能性があるとし、30年までに試作チップを開発する。チップの試作や製造には企業との協力が重要で、中辻教授は「グローバルに連携して社会実装を目指したい」と意気込む。

中国だと量子コンピュータ＝無数の状態を重ね合わせる夢のコンピュータ　程度の認識しかしてなくて
ソフトウェア層から上の知識しか蓄積してないから
こういうアーキテクチャの技術は西側独占になるよな

なぜなら、従来の電子の流れに依存するトランジスタが限界を迎えた中で、電子の磁気的な性質であるスピンを利用するこの技術は、熱という物理的障壁を根本から消し去るからだ。従来のビット制御における最大の敵であった発熱と電力消費が、情報の不揮発性と結びつくことで、計算機の動作は熱力学的な制約を超越し、極小のエネルギーで超高速な演算を可能にする。この技術の完成は、情報のダウンロードという行為を「待ち」から「即時」へと変貌させ、我々のデジタル環境における時間感覚そのものを再構築する力を持っている。