Lähestymme terahertsijärjestelmää: Huoneen lämpötilan kvanttimagneetit vaihtavat tiloja biljoonia kertoja sekunnissa

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

Etusivu > lehdistö > Lähestymme terahertsijärjestelmää: Huoneen lämpötilan kvanttimagneetit vaihtavat tiloja biljoonia kertoja sekunnissa

Korkearesoluutioinen transmissioelektronimikroskooppikuva antiferromagneettisesta risteyksestä, jossa näkyy kerroksia eri materiaaleista (vasemmalla). Kaavio materiaalien magneettisista ominaisuuksista (oikealla). LUOTTO
©2023 Nakatsuji et al.

Tiivistelmä:
Luokka haihtumattomia muistilaitteita, nimeltään MRAM, perustuu kvanttimagneettisiin materiaaleihin, voi tarjota tuhatkertaisen suorituskyvyn nykyiset huippuluokan muistilaitteet. Antiferromagneeteiksi kutsuttujen materiaalien on aiemmin osoitettu tallentavan vakaita muistitiloja, mutta niitä oli vaikea lukea. Tämä uusi tutkimus avaa tehokkaan tavan lukea muistitiloja, ja se voi myös tehdä niin uskomattoman nopeasti.

Lähestymme terahertsijärjestelmää: Huoneen lämpötilan kvanttimagneetit vaihtavat tiloja biljoonia kertoja sekunnissa

Tokio, Japani Lähetetty 20. tammikuuta 2023

Voit luultavasti räpäyttää silmiäsi noin neljä kertaa sekunnissa. Voisi sanoa, että tämä vilkkumisen taajuus on 4 hertsiä (sykliä sekunnissa). Kuvittele, että yrittäisit räpäyttää 1 miljardi kertaa sekunnissa tai 1 gigahertsin taajuudella, se olisi fyysisesti mahdotonta ihmiselle. Mutta tämä on nykyinen suuruusluokka, jossa nykyaikaiset huippuluokan digitaaliset laitteet, kuten magneettinen muisti, vaihtavat tilojaan toimien aikana. Ja monet ihmiset haluavat työntää rajaa tuhat kertaa pidemmälle, biljoona kertaa sekunnissa eli terahertsissä.

Esteenä nopeampien muistilaitteiden toteuttamiselle voivat olla käytetyt materiaalit. Nykyiset nopeat MRAM-sirut, jotka eivät ole vielä niin yleisiä, että ne näkyisivät kotitietokoneessasi, käyttävät tyypillisiä magneettisia tai ferromagneettisia materiaaleja. Ne luetaan tunnelointimagnetoresistanssiksi kutsutulla tekniikalla. Tämä edellyttää, että ferromagneettisen materiaalin magneettiset ainesosat asetetaan rinnakkain. Tämä järjestely luo kuitenkin vahvan magneettikentän, joka rajoittaa nopeutta, jolla muistista voidaan lukea tai kirjoittaa.

"Olemme tehneet kokeellisen läpimurron, joka ylittää tämän rajoituksen, ja se johtuu erilaisesta materiaalista, antiferromagneeteista", sanoi professori Satoru Nakatsuji Tokion yliopiston fysiikan laitokselta. ”Antiferromagneetit eroavat tyypillisistä magneeteista monella tapaa, mutta erityisesti voimme järjestää ne muillakin tavoilla kuin rinnakkain. Tämä tarkoittaa, että voimme mitätöidä magneettikentän, joka syntyisi rinnakkaisista järjestelyistä. Uskotaan, että ferromagneettien magnetointi on välttämätöntä tunnelointimagnetoresistenssin lukemiseksi muistista. Hämmästyttävästi kuitenkin huomasimme, että se on mahdollista myös erityiselle antiferromagneettiluokalle ilman magnetointia, ja toivottavasti se voi toimia erittäin suurilla nopeuksilla.

Nakatsuji ja hänen tiiminsä uskovat, että vaihtonopeudet terahertsialueella on saavutettavissa ja että tämä on mahdollista myös huoneenlämmössä, kun taas aikaisemmat yritykset vaativat paljon kylmempiä lämpötiloja eivätkä tuottaneet niin lupaavia tuloksia. Idean parantamiseksi tiimin on kuitenkin hiottava laitteitaan, ja niiden valmistustavan parantaminen on avainasemassa.

"Vaikka materiaaliemme atomiaineosat ovat melko tuttuja - mangaani, magnesium, tina, happi ja niin edelleen - tapa, jolla yhdistämme ne käyttökelpoiseksi muistikomponentiksi, on uusi ja tuntematon", tutkija Xianzhe Chen sanoi. ”Kasvatamme kiteitä tyhjiössä, uskomattoman hienoina kerroksina käyttämällä kahta prosessia, joita kutsutaan molekyylisädeepitaksiksi ja magnetronisputteroinniksi. Mitä suurempi tyhjiö, sitä puhtaampia näytteitä voimme kasvattaa. Se on äärimmäisen haastava toimenpide, ja jos parannamme sitä, helpotamme elämäämme ja tuotamme myös tehokkaampia laitteita.

Nämä antiferromagneettiset muistilaitteet hyödyntävät kvantti-ilmiötä, joka tunnetaan sotkeutumisena tai etävuorovaikutuksena. Mutta tästä huolimatta tämä tutkimus ei liity suoraan yhä kuuluisampaan kvanttilaskentaan. Tutkijat kuitenkin ehdottavat, että tämänkaltainen kehitys saattaa olla hyödyllistä tai jopa välttämätöntä sillan rakentamiseksi nykyisen elektronisen tietojenkäsittelyn paradigman ja nousevan kvanttitietokoneiden välille.

Rahoittajat:
Tätä työtä tukivat osittain JST-Mirai-ohjelma (nro JPMJMI20A1), ST-CREST-ohjelma (nro JPMJCR18T3, JST-PRESTO ja JPMJPR20L7) ja JSPS KAKENHI (nro 21H04437 ja 22H00290).

####

Tietoja Tokion yliopistosta
Tokion yliopisto on Japanin johtava yliopisto ja yksi maailman parhaista tutkimusyliopistoista. Noin 6,000 15,000 tutkijan laaja tutkimustulos julkaistaan maailman parhaissa taiteen ja tieteen alan lehdissä. Vilkkaaseen noin 15,000 4,000 perustutkinto-opiskelijan ja XNUMX XNUMX jatko-opiskelijan opiskelijakuntaamme kuuluu yli XNUMX XNUMX kansainvälistä opiskelijaa. Lue lisää osoitteesta www.u-tokyo.ac.jp/en/ tai seuraa meitä Twitterissä osoitteessa @UTokyo_News_en.

Saat lisätietoja napsauttamalla tätä

Yhteydet:
Media Yhteystiedot

Rohan Mehra
Tokion yliopisto
Asiantuntija Yhteystiedot

Professori Satoru Nakatsuji
Tokion yliopisto

Jos sinulla on kommentteja, kiitos Ota yhteyttä meille.

Lehdistötiedotteiden liikkeeseenlaskijat, eivät 7th Wave, Inc. tai Nanotechnology Now, ovat yksin vastuussa sisällön oikeellisuudesta.

Kirjanmerkki: