מתקרבים למשטר Terahertz: מגנטים קוונטיים בטמפרטורת החדר מחליפים מדינות טריליוני פעמים בשנייה

הועלה מחדש על ידי אפלטון

עוקב: 0

עמוד הבית > חדשות ועדכונים > מתקרבים למשטר הטרה-הרץ: מגנטים קוונטיים בטמפרטורת החדר עוברים מצבים טריליוני פעמים בשנייה

תמונת מיקרוסקופ אלקטרונים שידור ברזולוציה גבוהה של הצומת האנטי-פרומגנטי המציגה שכבות של חומרים שונים (משמאל). תרשים המראה את התכונות המגנטיות של החומרים (מימין). אַשׁרַאי
©2023 Nakatsuji et al.

תקציר:
סוג של התקני זיכרון לא נדיפים, הנקראים MRAM, המבוססים על חומרים מגנטיים קוונטיים, יכולים להציע ביצועים פי אלף מעבר להתקני זיכרון חדישים. החומרים הידועים כאנטי-פרומגנטים הוכחו בעבר כמאחסנים מצבי זיכרון יציבים, אך קשה היה לקרוא מהם. מחקר חדש זה סולל דרך יעילה לקריאת מצבי הזיכרון, עם פוטנציאל לעשות זאת במהירות להפליא.

מתקרבים למשטר הטרה-הרץ: מגנטים קוונטיים בטמפרטורת החדר מתגגים טריליוני פעמים בשנייה

טוקיו, יפן | פורסם ב- 20 בינואר 2023

אתה כנראה יכול למצמץ בערך ארבע פעמים בשנייה. אפשר לומר שהתדירות הזו של מצמוץ היא 4 הרץ (מחזורים לשנייה). תארו לעצמכם שמנסים למצמץ מיליארד פעמים בשנייה, או ב-1 גיגה-הרץ, זה יהיה בלתי אפשרי פיזית עבור אדם. אבל זהו סדר הגודל הנוכחי שבו מכשירים דיגיטליים מתקדמים עכשוויים, כמו זיכרון מגנטי, מחליפים את מצבם תוך כדי ביצוע פעולות. ואנשים רבים רוצים לדחוף את הגבול פי אלף קדימה, לתוך משטר של טריליון פעמים בשנייה, או טרה-הרץ.

המחסום למימוש התקני זיכרון מהירים יותר עשוי להיות החומרים שבהם נעשה שימוש. שבבי MRAM נוכחיים במהירות גבוהה, שעדיין לא כל כך נפוצים עד שהם מופיעים במחשב הביתי שלך, עושים שימוש בחומרים מגנטיים או פרומגנטיים טיפוסיים. אלה נקראים באמצעות טכניקה הנקראת מגנוטוריסטית מנהור. זה מחייב את המרכיבים המגנטיים של חומר פרומגנטי להיות מסודרים בסידורים מקבילים. עם זאת, סידור זה יוצר שדה מגנטי חזק המגביל את המהירות שבה ניתן לקרוא או לכתוב את הזיכרון.

"עשינו פריצת דרך ניסיונית שעולה על המגבלה הזו, וזה הודות לסוג אחר של חומר, אנטי-פרומגנטים", אמר פרופסור סאטורו נקאטצוג'י מהמחלקה לפיזיקה של אוניברסיטת טוקיו. "מגנטים אנטי-פרומגנטים שונים ממגנטים טיפוסיים במובנים רבים, אך בפרט, אנו יכולים לסדר אותם בדרכים אחרות מאשר קווים מקבילים. זה אומר שאנחנו יכולים לשלול את השדה המגנטי שייגרם מהסדרים מקבילים. נהוג לחשוב שהמגנטיזציה של פרומגנטים היא הכרחית לקריאה מהזיכרון. עם זאת, למרבה הפלא גילינו שזה אפשרי גם לסוג מיוחד של אנטי-פרומגנטים ללא מגנטיזציה, ובתקווה שהוא יכול לפעול במהירויות גבוהות מאוד".

Nakatsuji והצוות שלו חושבים שמעבר מהירויות בתחום הטרה-הרץ הוא בר השגה, ושזה אפשרי גם בטמפרטורת החדר, בעוד שניסיונות קודמים דרשו טמפרטורות קרות הרבה יותר ולא הניבו תוצאות מבטיחות כל כך. עם זאת, כדי לשפר את הרעיון שלו, הצוות צריך לשכלל את המכשירים שלו, ושיפור הדרך בה הוא מייצר אותם הוא המפתח.

"למרות שהמרכיבים האטומיים של החומרים שלנו מוכרים למדי - מנגן, מגנזיום, בדיל, חמצן וכן הלאה - הדרך שבה אנו משלבים אותם ליצירת רכיב זיכרון שימושי היא חדשה ולא מוכרת", אמר החוקר Xianzhe Chen. "אנחנו מגדלים גבישים בוואקום, בשכבות עדינות להפליא תוך שימוש בשני תהליכים הנקראים אפיטקסיית קרן מולקולרית וקיזוז מגנטרון. ככל שהוואקום גבוה יותר, כך נוכל לגדל את הדגימות טהורות יותר. זה הליך מאתגר ביותר ואם נשפר אותו, נהפוך את חיינו לקלים יותר ונייצר גם מכשירים יעילים יותר".

התקני זיכרון אנטי-פרומגנטיים אלה מנצלים תופעה קוונטית המכונה הסתבכות, או אינטראקציה מרחוק. אך למרות זאת, מחקר זה אינו קשור ישירות לתחום המפורסם יותר ויותר של מחשוב קוונטי. עם זאת, חוקרים מציעים כי פיתוחים כגון זה עשויים להיות שימושיים או אפילו חיוניים לבניית גשר בין הפרדיגמה הנוכחית של מחשוב אלקטרוני לבין התחום המתפתח של מחשבים קוונטיים.

מימון:
עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי תכנית JST-Mirai (מס' JPMJMI20A1), תכנית ST-CREST (מס' JPMJCR18T3, JST-PRESTO ו-JPMJPR20L7) ו-JSPS KAKENHI (מס' 21H04437 ו-22H00290).

####

על אוניברסיטת טוקיו
אוניברסיטת טוקיו היא האוניברסיטה המובילה ביפן ואחת מאוניברסיטאות המחקר המובילות בעולם. תפוקת המחקר העצומה של כ-6,000 חוקרים מתפרסמת בכתבי העת המובילים בעולם ברחבי האמנויות והמדעים. גוף הסטודנטים התוסס שלנו המונה כ-15,000 סטודנטים לתואר ראשון ו-15,000 סטודנטים לתארים מתקדמים כולל למעלה מ-4,000 סטודנטים בינלאומיים. למידע נוסף בכתובת www.u-tokyo.ac.jp/en/ או עקבו אחרינו בטוויטר בכתובת @UTokyo_News_en.

לקבלת מידע נוסף, לחץ על כאן

ליצירת קשר:
מדיה צור קשר

רוהן מהרה
אוניברסיטת טוקיו
איש קשר למומחה

פרופסור Satoru Nakatsuji
אוניברסיטת טוקיו

זכויות יוצרים © אוניברסיטת טוקיו

אם יש לך תגובה בבקשה צרו קשר שלנו.

מנפיקי מהדורות חדשות, לא 7th Wave, Inc. או Nanotechnology Now, אחראים בלעדית לדיוק התוכן.

הפוך: