نزدیک شدن به رژیم تراهرتز: آهنرباهای کوانتومی دمای اتاق تریلیون ها بار در ثانیه حالت را تغییر می دهند

بازنشر افلاطون

دنبال: 0

صفحه اصلی > رسانه ها و مطبوعات > نزدیک شدن به رژیم تراهرتز: آهنرباهای کوانتومی دمای اتاق تریلیون ها بار در ثانیه حالت ها را تغییر می دهند.

تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری با وضوح بالا از اتصال ضد فرومغناطیسی که لایه‌هایی از مواد مختلف را نشان می‌دهد (سمت چپ). نموداری که خواص مغناطیسی مواد را نشان می دهد (سمت راست). اعتبار
©2023 Nakatsuji et al.

چکیده:
دسته ای از دستگاه های حافظه غیرفرار، به نام MRAM، بر اساس مواد مغناطیسی کوانتومی، می توانند عملکردی هزاران برابر فراتر از دستگاه های حافظه پیشرفته فعلی ارائه دهند. موادی که به عنوان ضد فرومغناطیس شناخته می شوند قبلاً برای ذخیره حالت های حافظه پایدار نشان داده شده بودند، اما خواندن از آنها دشوار بود. این مطالعه جدید راه کارآمدی را برای خواندن حالات حافظه با پتانسیل انجام این کار با سرعت باورنکردنی هموار می کند.

نزدیک شدن به رژیم تراهرتز: آهنرباهای کوانتومی دمای اتاق تریلیون بار در ثانیه حالت ها را تغییر می دهند.

توکیو، ژاپن | ارسال شده در 20 ژانویه 2023

احتمالاً می توانید حدود چهار بار در ثانیه پلک بزنید. می توان گفت این فرکانس چشمک زدن 4 هرتز (چرخه در ثانیه) است. تصور کنید سعی کنید 1 میلیارد بار در ثانیه پلک بزنید یا با سرعت 1 گیگاهرتز، از نظر فیزیکی برای یک انسان غیرممکن است. اما این ترتیب بزرگی فعلی است که در آن دستگاه‌های دیجیتال پیشرفته معاصر، مانند حافظه مغناطیسی، وضعیت خود را هنگام انجام عملیات تغییر می‌دهند. و بسیاری از مردم آرزو دارند که مرزها را هزار بار جلوتر ببرند، به رژیم یک تریلیون بار در ثانیه یا تراهرتز.

مانع برای دستیابی به حافظه سریعتر ممکن است مواد مورد استفاده باشد. تراشه‌های پرسرعت MRAM فعلی، که هنوز آنقدر رایج نیستند که در رایانه خانگی شما ظاهر شوند، از مواد مغناطیسی یا فرومغناطیسی معمولی استفاده می‌کنند. این ها با استفاده از تکنیکی به نام مقاومت مغناطیسی تونل زنی خوانده می شوند. این امر مستلزم آن است که اجزای مغناطیسی مواد فرومغناطیسی به ترتیب موازی ردیف شوند. با این حال، این آرایش یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد می کند که سرعت خواندن یا نوشتن حافظه را محدود می کند.

پروفسور ساتورو ناکاتسوجی از دپارتمان فیزیک دانشگاه توکیو گفت: «ما پیشرفتی تجربی داشته‌ایم که از این محدودیت فراتر رفته است و این به لطف نوع متفاوتی از مواد، ضد فرومغناطیس‌ها است». «ضد فرومغناطیس ها از بسیاری جهات با آهنرباهای معمولی متفاوت هستند، اما به ویژه، ما می توانیم آنها را به روش هایی غیر از خطوط موازی مرتب کنیم. این بدان معنی است که ما می توانیم میدان مغناطیسی را که از ترتیبات موازی حاصل می شود، نفی کنیم. تصور می‌شود که مغناطیسی فرومغناطیس‌ها برای خواندن مقاومت مغناطیسی تونلی از حافظه ضروری است. با این حال، به طرز شگفت انگیزی دریافتیم که این امکان برای کلاس خاصی از ضد فرومغناطیس ها بدون مغناطیس نیز وجود دارد، و امیدواریم که بتواند با سرعت های بسیار بالا عمل کند.

ناکاتسوجی و تیمش فکر می کنند که سرعت سوئیچینگ در محدوده تراهرتز قابل دستیابی است و این در دمای اتاق نیز امکان پذیر است، در حالی که تلاش های قبلی به دماهای بسیار سردتر نیاز داشت و چنین نتایج امیدوارکننده ای را به همراه نداشت. اگرچه، برای بهبود ایده خود، تیم باید دستگاه های خود را اصلاح کند، و بهبود روش ساخت آنها کلیدی است.

Xianzhe Chen، محقق گفت: «اگرچه اجزای اتمی مواد ما نسبتاً آشنا هستند - منگنز، منیزیم، قلع، اکسیژن و غیره - روشی که در آن ما آنها را برای تشکیل یک جزء حافظه قابل استفاده ترکیب می کنیم، جدید و ناآشنا است. ما بلورها را در خلاء، در لایه‌های فوق‌العاده ریز با استفاده از دو فرآیند به نام‌های اپیتاکسی پرتو مولکولی و کندوپاش مگنترون رشد می‌دهیم. هر چه خلاء بیشتر باشد، نمونه های خالص تر می توانیم رشد کنیم. این یک روش بسیار چالش برانگیز است و اگر آن را بهبود بخشیم، زندگی خود را آسان‌تر می‌کنیم و دستگاه‌های مؤثرتری نیز تولید می‌کنیم.»

این دستگاه های حافظه ضد فرومغناطیسی از یک پدیده کوانتومی به نام درهم تنیدگی یا برهمکنش در فاصله بهره برداری می کنند. اما با وجود این، این تحقیق به طور مستقیم با حوزه معروف محاسبات کوانتومی مرتبط نیست. با این حال، محققان پیشنهاد می کنند که پیشرفت هایی مانند این ممکن است برای ایجاد پلی بین الگوی فعلی محاسبات الکترونیکی و حوزه نوظهور رایانه های کوانتومی مفید یا حتی ضروری باشد.

بودجه:
این کار تا حدی توسط برنامه JST-Mirai (شماره JPMJMI20A1)، برنامه ST-CREST (شماره‌های JPMJCR18T3، JST-PRESTO و JPMJPR20L7) و JSPS KAKENHI (شماره‌های 21H04437 و 22H00290) پشتیبانی شد.

####

درباره دانشگاه توکیو
دانشگاه توکیو دانشگاه پیشرو ژاپن و یکی از برترین دانشگاه های تحقیقاتی جهان است. نتایج تحقیقات گسترده حدود 6,000 محقق در مجلات برتر جهان در زمینه هنر و علوم منتشر شده است. بدنه دانشجویی پر جنب و جوش ما با حدود 15,000 دانشجوی کارشناسی و 15,000 دانشجوی کارشناسی ارشد شامل بیش از 4,000 دانشجوی بین المللی است. در www.u-tokyo.ac.jp/en/ اطلاعات بیشتری کسب کنید یا ما را در توییتر در @UTokyo_News_en دنبال کنید.

برای اطلاعات بیشتر، لطفا کلیک کنید اینجا کلیک نمایید

تماس با ما:
رسانه ها تماس با ما

روهان مهرا
دانشگاه توکیو
تماس با کارشناس

پروفسور ساتورو ناکاتسوجی
دانشگاه توکیو

حق چاپ © دانشگاه توکیو

اگر نظری دارید بفرمایید تماس با ما ما.

مسئولیت صحت محتوا به عهده صادرکنندگان انتشارات خبری است، نه موج هفتم، شرکت یا نانوتکنولوژی اکنون.

نشانک: