Apropiindu-se de regimul Terahertz: Magneții cuantici la temperatura camerei schimbă statele de trilioane de ori pe secundă

Republicat de Platon

Urmaritori: 0

Acasă > Anunturi > Apropiindu-se de regimul terahertzi: magneții cuantici la temperatura camerei schimbă stările de trilioane de ori pe secundă

Imagine cu microscopie electronică cu transmisie de înaltă rezoluție a joncțiunii antiferomagnetice care arată straturi din diferite materiale (stânga). Diagrama care prezintă proprietățile magnetice ale materialelor (dreapta). CREDIT
©2023 Nakatsuji și colab.

Rezumat:
O clasă de dispozitive de memorie nevolatilă, numită MRAM, bazată pe materiale magnetice cuantice, poate oferi o performanță de o mie de ori mai mult decât dispozitivele actuale de memorie de ultimă generație. S-a demonstrat anterior că materialele cunoscute sub numele de antiferomagneți stochează stări stabile de memorie, dar au fost greu de citit. Acest nou studiu deschide o cale eficientă pentru citirea stărilor de memorie, cu potențialul de a face acest lucru incredibil de rapid.

Apropiindu-se de regimul terahertz: magneții cuantici la temperatura camerei schimbă stările de trilioane de ori pe secundă

Tokyo, Japonia | Postat pe 20 ianuarie 2023

Probabil că poți clipi de patru ori pe secundă. Ați putea spune că această frecvență de clipire este de 4 herți (cicluri pe secundă). Imaginați-vă că încercați să clipiți de 1 miliard de ori pe secundă, sau la 1 gigahertz, ar fi imposibil din punct de vedere fizic pentru un om. Dar acesta este ordinul actual de mărime în care dispozitivele digitale moderne, cum ar fi memoria magnetică, își schimbă stările pe măsură ce se efectuează operațiuni. Și mulți oameni doresc să împingă granița de o mie de ori mai departe, în regimul de un trilion de ori pe secundă, sau teraherți.

Bariera pentru realizarea dispozitivelor de memorie mai rapide pot fi materialele folosite. Cipurile MRAM actuale de mare viteză, care nu sunt încă atât de comune încât să apară în computerul dvs. de acasă, folosesc materiale tipice magnetice sau feromagnetice. Acestea sunt citite folosind o tehnică numită magnetoresistență de tunel. Acest lucru necesită ca constituenții magnetici ai materialului feromagnetic să fie aliniați în aranjamente paralele. Cu toate acestea, acest aranjament creează un câmp magnetic puternic care limitează viteza cu care memoria poate fi citită sau scrisă.

„Am făcut o descoperire experimentală care depășește această limitare și se datorează unui alt tip de material, antiferomagneții”, a spus profesorul Satoru Nakatsuji de la Departamentul de Fizică al Universității din Tokyo. „Antiferomagneții diferă de magneții tipici în multe feluri, dar, în special, îi putem aranja în alte moduri decât liniile paralele. Aceasta înseamnă că putem anula câmpul magnetic care ar rezulta din aranjamente paralele. Se crede că magnetizarea feromagneților este necesară pentru magnetoresistența de tunel pentru a citi din memorie. În mod surprinzător, însă, am descoperit că este posibil și pentru o clasă specială de antiferomagneți fără magnetizare și, sperăm, că poate funcționa la viteze foarte mari.”

Nakatsuji și echipa sa cred că vitezele de comutare în intervalul de teraherți sunt realizabile și că acest lucru este posibil și la temperatura camerei, în timp ce încercările anterioare au necesitat temperaturi mult mai scăzute și nu au dat rezultate atât de promițătoare. Deși, pentru a-și îmbunătăți ideea, echipa trebuie să-și perfecționeze dispozitivele, iar îmbunătățirea modului în care le fabrică este esențială.

„Deși constituenții atomici ai materialelor noastre sunt destul de familiari – mangan, magneziu, staniu, oxigen și așa mai departe – modul în care îi combinăm pentru a forma o componentă de memorie utilizabilă este nou și necunoscut”, a spus cercetătorul Xianzhe Chen. „Cresc cristale în vid, în straturi incredibil de fine, folosind două procese numite epitaxie cu fascicul molecular și pulverizare cu magnetron. Cu cât vidul este mai mare, cu atât probele pe care le putem crește sunt mai pure. Este o procedură extrem de provocatoare și, dacă o îmbunătățim, ne vom face viața mai ușoară și vom produce și dispozitive mai eficiente.”

Aceste dispozitive de memorie antiferomagnetică exploatează un fenomen cuantic cunoscut sub numele de întanglement sau interacțiune la distanță. Dar, în ciuda acestui fapt, această cercetare nu este direct legată de domeniul din ce în ce mai faimos al calculului cuantic. Cu toate acestea, cercetătorii sugerează că astfel de evoluții ar putea fi utile sau chiar esențiale pentru a construi o punte între paradigma actuală a calculatoarelor electronice și domeniul emergent al calculatoarelor cuantice.

Finanțarea:
Această lucrare a fost susținută parțial de Programul JST-Mirai (nr. JPMJMI20A1), Programul ST-CREST (nr. JPMJCR18T3, JST-PRESTO și JPMJPR20L7) și JSPS KAKENHI (nr. 21H04437 și 22H00290).

####

Despre Universitatea din Tokyo
Universitatea din Tokyo este cea mai importantă universitate din Japonia și una dintre cele mai importante universități de cercetare din lume. Producția vastă de cercetare a aproximativ 6,000 de cercetători este publicată în reviste de top din lume din domeniul artelor și științelor. Corpul nostru studenți vibrant de aproximativ 15,000 de studenți și 15,000 de studenți absolvenți include peste 4,000 de studenți internaționali. Aflați mai multe la www.u-tokyo.ac.jp/en/ sau urmăriți-ne pe Twitter la @UTokyo_News_en.

Pentru mai multe informații, faceți clic pe aici

Contacte:
Media Contact

Rohan Mehra
Universitatea din Tokyo
Contact expert

Profesorul Satoru Nakatsuji
Universitatea din Tokyo

Drepturi de autor © Universitatea din Tokyo

Dacă aveți un comentariu, vă rog Contact ne.

Emitenții de comunicate de știri, nu 7th Wave, Inc. sau Nanotechnology Now, sunt singuri responsabili pentru acuratețea conținutului.

Bookmark: