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超伝導の低消費電力ルータ、ＮＥＤＯが実現性を立証
【ＩＴ】発信：2007/04/05(木) 08:35:29
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〜世界初のＬＡＮ動作実験に成功〜
新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ技術開発機構）は、超伝導スイッチを使ったＬＡＮシステムの動作実験を行い、複数のパソコン間をつないだ画像伝送に世界で初めて成功した。この成功で、超伝導スイッチを搭載した実用的な超低消費電力大容量ルータの実現が可能であることを立証したとしており、同技術をさらに発展させ、２０１５年頃に、実用レベルの超伝導・光・半導体ハイブリッド・ルータの実現を目指したい考えである。
インターネット、ブロードバンドの普及で、基幹系通信トラヒック量は爆発的に伸び、それに伴う消費電力増大の問題が次第に顕在化してきた。ＮＥＤＯ技術発機構電子・情報技術開発部の富田健介部長は「現在のＬＳＩを用いたルータのままでは、全ルータの電力消費量が２０１０年には年間２００億ｋＷｈを超えてしまう。ＬＳＩの低消費電力化が進んでも、２０２０年には年間１００億ｋＷｈを超える」という試算を示し、半導体ＬＳＩの限界と高度情報化に伴う電力消費増大を指摘している。
現在主流のシリコン系のＣＭＯＳ半導体に比べ、超伝導デバイスは１００倍高速で、消費電力も１０００分の１である。また、半導体以外では唯一、多数の素子を１チップに集積化してＬＳＩ化できることも実証済みである。そのためＮＥＤＯでは、ニオブ系低温超伝導デバイスを開発し、ルータなどへの適用を検討。その有用性を実証して今回の成果に結びつけた。
利用した超伝導デバイスは、ＳＦＱ（単一磁束量子）回路で構成したもの。金属超伝導体であるニオブでリングを作ると、磁束をその中に閉じ込めること（磁束の量子化）ができる。その量子化された磁束の最小単位がＳＦＱである。このリングの中にＳＦＱが１個ある状態を論理「１」とし、ＳＦＱがない場合を論理「０」として演算回路が構成できる。
今回は、このＳＦＱ回路を用いて４×４スイッチチップを開発。これを実際に４台のパソコンとつないでＬＡＮシステムを構築し、動画像の転送・表示を実現することに成功した。これにより、実際にこの超伝導スイッチが、毎秒40Ｇビットのデータを処理できるルータとして機能することを確認した。
このシステムの最大のネックである、超伝導を実現するためのデバイスの低温冷却についても、今回はボタン一つで起動できる冷凍機を開発した。ニオブは４Ｋ（マイナス２６９度Ｃ）で超伝導状態になるため、その冷却にはヘリウムを用いるが、超伝導や極低温に精通した研究者でなくても扱えるシステムとしているのが特徴である。
今回、ＮＥＤＯの委託により超伝導スイッチ・プロトタイプシステムを開発した、(財)国際超電導産業技術センター超電導工学研究所低温デバイス開発質の日高睦夫室長は「１００テラビット級ルータ用スイッチを実現するには、半導体ＬＳＩなら消費電力３２０ｋＷ、重量２２トンの規模になる。しかし、ＳＦＱスイッチが実現すれば１０ｋＷ、２００ｋｇ規模に大幅低減できる」と述べ、ＳＦＱ超伝導デバイスによるルータ実現の有用性をアピールしている。
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