Физика

Для антиферромагнетиков нашли место в вычислительных схемах

F. Arute et al./Shunsuke Fukami/Indicator.Ru

Поддержанная Министерством обороны США коллаборация физиков нашла способ использования в вычислительных схемах антиферромагнетиков вместо ферромагнетиков. Если эти теоретические выкладки реализовать в экспериментах, они позволят создать устройства, способные выполнять вычисления за триллионную долю секунды — намного быстрее существующих сегодня схем. Работа исследователей опубликована в журнале Science.

Современные компьютеры используют ферромагнетики, материалы, в которых большая часть спинов электронов ориентирована в одну сторону — для передачи и обработки двоичного кода, нулей и единиц. Антиферромагнетики, в которых количество однонаправленных спинов одинаково, намного мощнее, но их естественное состояние затрудняет использование их мощности в вычислительных устройствах.

Теперь группа ученых из ряда организаций, среди которых Калифорнийский университет в Санта-Крузе, Университет штата Огайо и Нью-Йоркский университет, выяснила, как преодолеть это естественное препятствие, используя электрические токи, проходящие через антиферромагнетики на наноуровне. Это впервые доказывает возможность использования антиферромагнетиков для создания сверхбыстрых вычислительных схем.

В ходе работы ученые облучили антиферромагнетик фторид марганца (II) MnF2 поляризованным светом субтерагерцовой частоты и смогли наблюдать изменение положения спинов в нем. Это вызвало спиновый ток в прилегающем к материалу слое платины. На основе данных этих экспериментов ученые провели расчеты и доказали, что вычислительные устройства на основе антиферромагнетиков теоретически могут работать на терагерцовом уровне — выполнять операции за триллионную долю секунды. Это не только открывает возможности для совершенствования множества устройств, от систем наведения до средств связи, но и приближает ученых к созданию нейроморфных процессоров.

На следующем этапе теоретики планируют начать тесное сотрудничество с экспериментаторами для создания первых вычислительных систем на основе антиферромагнитных материалов. Это потребует уменьшения размеров таких материалов до микро- и наноуровней без вреда для их магнитных свойств. Чтобы сделать это, предстоит провести еще множество исследований.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.