الاقتراب من نظام تيراهيرتز: درجة حرارة الغرفة تغير المغناطيس الكمومي الدول تريليونات المرات في الثانية

أعاد نشره أفلاطون

المتابعون: 0

الصفحة الرئيسية > صحافة > الاقتراب من نظام تيراهيرتز: يشير تبديل المغناطيس الكمومي لدرجة حرارة الغرفة إلى تريليونات المرات في الثانية

صورة مجهرية إلكترونية عالية الدقة للتقاطع المغناطيسي المضاد تظهر طبقات من مواد مختلفة (يسار). رسم تخطيطي يوضح الخصائص المغناطيسية للمواد (يمين). الإئتمان
© 2023 ناكاتسوجي وآخرون.

المستخلص:
يمكن لفئة من أجهزة الذاكرة غير المتطايرة ، تسمى MRAM ، بناءً على المواد المغناطيسية الكمومية ، أن تقدم آلاف أضعاف الأداء الذي يتجاوز أحدث أجهزة الذاكرة الحالية. تم سابقًا إثبات أن المواد المعروفة باسم المغناطيسات الحديدية المضادة لتخزين حالات ذاكرة مستقرة ، ولكن كان من الصعب قراءتها. تمهد هذه الدراسة الجديدة طريقة فعالة لقراءة حالات الذاكرة ، مع إمكانية القيام بذلك بسرعة مذهلة أيضًا.

الاقتراب من نظام تيراهيرتز: يشير تبديل المغناطيس الكمومي لدرجة حرارة الغرفة إلى تريليونات المرات في الثانية

طوكيو ، اليابان | نُشر في 20 يناير 2023

ربما يمكنك أن ترمش أربع مرات في الثانية. يمكنك القول أن تردد الوميض هذا هو 4 هرتز (دورات في الثانية). تخيل أنك تحاول أن ترمش مليار مرة في الثانية ، أو بسرعة 1 جيجاهيرتز ، سيكون ذلك مستحيلًا جسديًا على الإنسان. ولكن هذا هو الترتيب الحالي للحجم الذي تقوم فيه الأجهزة الرقمية المتطورة المعاصرة ، مثل الذاكرة المغناطيسية ، بتبديل حالاتها عند إجراء العمليات. ويرغب الكثير من الناس في دفع الحدود إلى أبعد من ذلك ألف مرة ، إلى نظام تريليون مرة في الثانية ، أو تيراهيرتز.

قد تكون المواد المستخدمة حاجزًا لتحقيق أجهزة ذاكرة أسرع. تستخدم رقائق MRAM الحالية عالية السرعة ، والتي ليست شائعة جدًا بحيث تظهر في جهاز الكمبيوتر المنزلي ، من المواد المغناطيسية أو المغناطيسية المغناطيسية النموذجية. تتم قراءة هذه باستخدام تقنية تسمى مقاومة المغناطيسية النفقية. وهذا يتطلب اصطفاف المكونات المغناطيسية للمادة المغناطيسية في ترتيبات متوازية. ومع ذلك ، فإن هذا الترتيب يخلق مجالًا مغناطيسيًا قويًا يحد من السرعة التي يمكن بها قراءة الذاكرة أو الكتابة إليها.

قال البروفيسور ساتورو ناكاتسوجي من قسم الفيزياء بجامعة طوكيو: "لقد حققنا اختراقًا تجريبيًا يتجاوز هذا القيد ، وذلك بفضل نوع مختلف من المواد المغناطيسية المضادة". "تختلف المغناطيسات المغناطيسية المضادة عن المغناطيسات النموذجية في نواح كثيرة ، ولكن على وجه الخصوص ، يمكننا ترتيبها بطرق أخرى غير الخطوط المتوازية. هذا يعني أنه يمكننا رفض المجال المغناطيسي الذي سينتج عن الترتيبات المتوازية. يُعتقد أن مغنطة المغناطيسات الحديدية ضرورية لنفق المقاومة المغناطيسية للقراءة من الذاكرة. ومع ذلك ، من اللافت للنظر أننا وجدنا أنه من الممكن أيضًا وجود فئة خاصة من المغناطيسات المغناطيسية المضادة بدون مغنطة ، ونأمل أن تعمل بسرعات عالية جدًا ".

يعتقد ناكاتسوجي وفريقه أن تبديل السرعات في نطاق تيراهيرتز يمكن تحقيقه ، وأن هذا ممكن أيضًا في درجة حرارة الغرفة ، في حين تطلبت المحاولات السابقة درجات حرارة أكثر برودة ولم تسفر عن مثل هذه النتائج الواعدة. رغم ذلك ، لتحسين فكرته ، يحتاج الفريق إلى تحسين أجهزته ، وتحسين الطريقة التي يصنعها بها أمر أساسي.

قال الباحث Xianzhe Chen: "على الرغم من أن المكونات الذرية لموادنا مألوفة إلى حد ما - المنغنيز ، والمغنيسيوم ، والقصدير ، والأكسجين ، وما إلى ذلك - فإن الطريقة التي ندمجها بها لتشكيل مكون ذاكرة قابل للاستخدام هي طريقة جديدة وغير مألوفة". "نحن نزرع البلورات في فراغ ، في طبقات دقيقة بشكل لا يصدق باستخدام عمليتين تسمى epitaxy الحزمة الجزيئية والرشاشات المغنطرونية. كلما زاد الفراغ ، زادت نقاء العينات التي يمكننا زراعتها. إنه إجراء صعب للغاية وإذا قمنا بتحسينه ، فسنجعل حياتنا أسهل وننتج أجهزة أكثر فعالية أيضًا. "

تستغل أجهزة الذاكرة المغناطيسية المضادة هذه الظاهرة الكمومية المعروفة باسم التشابك ، أو التفاعل عن بعد. ولكن على الرغم من ذلك ، فإن هذا البحث لا يرتبط ارتباطًا مباشرًا بمجال الحوسبة الكمومية الذي يزداد شهرة. ومع ذلك ، يقترح الباحثون أن مثل هذه التطورات قد تكون مفيدة أو حتى ضرورية لبناء جسر بين النموذج الحالي للحوسبة الإلكترونية والمجال الناشئ لأجهزة الكمبيوتر الكمومية.

التمويل:
تم دعم هذا العمل جزئيًا بواسطة برنامج JST-Mirai (رقم JPMJMI20A1) وبرنامج ST-CREST (رقم JPMJCR18T3 و JST-PRESTO و JPMJPR20L7) و JSPS KAKENHI (رقمان 21H04437 و 22 H00290).

####

عن جامعة طوكيو
جامعة طوكيو هي الجامعة الرائدة في اليابان وواحدة من أفضل الجامعات البحثية في العالم. يتم نشر المخرجات البحثية الهائلة لحوالي 6,000 باحث في أهم المجلات العالمية في مجالات الفنون والعلوم. يضم الجسم الطلابي النابض بالحياة لدينا حوالي 15,000 طالب جامعي و 15,000 خريج يضم أكثر من 4,000 طالب دولي. اكتشف المزيد على www.u-tokyo.ac.jp/en/ أو تابعنا على Twitter علىUTokyo_News_en.

لمزيد من المعلومات ، يرجى الضغط هنا

جهات الاتصال:
المسؤول الإعلامي

روهان ميهرا
جامعة طوكيو
جهة اتصال الخبراء

البروفيسور ساتورو ناكاتسوجي
جامعة طوكيو

حقوق النشر © جامعة طوكيو

إذا كان لديك تعليق ، من فضلك اتصل بنا لنا.

جهات إصدار النشرات الإخبارية ، وليس 7th Wave، Inc. أو Nanotechnology Now ، هي المسؤولة وحدها عن دقة المحتوى.

المرجعية: