Terahertz Rejimine Yaklaşmak: Oda Sıcaklığı Kuantum Mıknatısları Saniyede Trilyonlarca Kez Durum Değiştiriyor

Plato tarafından yeniden yayınlandı

İzleyiciler: 0

Ana Sayfa > Basın > Terahertz rejimine yaklaşmak: Oda sıcaklığında kuantum mıknatıslar saniyede trilyonlarca kez durum değiştirir

Farklı malzemelerin katmanlarını gösteren antiferromanyetik bağlantının yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu görüntüsü (solda). Malzemelerin manyetik özelliklerini gösteren diyagram (sağda). KREDİ
©2023 Nakatsuji ve diğerleri.

Özet:
Kuantum manyetik malzemelere dayanan MRAM adı verilen geçici olmayan bir bellek aygıtı sınıfı, mevcut en gelişmiş bellek aygıtlarının ötesinde bin kat performans sunabilir. Antiferromanyetikler olarak bilinen malzemelerin daha önce sabit bellek durumlarını sakladığı gösterilmişti, ancak bunlardan okunması zordu. Bu yeni çalışma, hafıza durumlarını okumak için verimli bir yol açıyor ve bunu inanılmaz derecede hızlı bir şekilde yapma potansiyeline sahip.

Terahertz rejimine yaklaşmak: Oda sıcaklığındaki kuantum mıknatısları saniyede trilyonlarca kez durum değiştirir

Tokyo, Japonya | Yayınlanan 20 Ocak 2023

Muhtemelen saniyede yaklaşık dört kez göz kırpabilirsiniz. Bu yanıp sönme frekansının 4 hertz (saniyedeki döngü) olduğunu söyleyebilirsiniz. Saniyede 1 milyar kez veya 1 gigahertz'de göz kırpmaya çalıştığınızı hayal edin, bu bir insan için fiziksel olarak imkansız olurdu. Ancak bu, manyetik bellek gibi çağdaş üst düzey dijital cihazların, işlemler gerçekleştirilirken durumlarını değiştirdiği mevcut büyüklük sırasıdır. Ve pek çok insan, sınırı bin kat daha ileriye, saniyede bir trilyon kez veya terahertz rejimine doğru zorlamak istiyor.

Daha hızlı bellek cihazları gerçekleştirmenin önündeki engel, kullanılan malzemeler olabilir. Henüz ev bilgisayarınızda görünecek kadar yaygın olmayan mevcut yüksek hızlı MRAM yongaları, tipik manyetik veya ferromanyetik malzemelerden yararlanır. Bunlar, tünelleme manyetorizansı adı verilen bir teknik kullanılarak okunur. Bu, ferromanyetik malzemenin manyetik bileşenlerinin paralel düzenlemelerde sıralanmasını gerektirir. Ancak bu düzenleme, belleğin okunabileceği veya yazılabileceği hızı sınırlayan güçlü bir manyetik alan oluşturur.

Tokyo Üniversitesi Fizik Bölümü'nden Profesör Satoru Nakatsuji, "Bu sınırlamayı aşan deneysel bir atılım yaptık ve bu, farklı bir malzeme türü olan antiferromanyetler sayesinde oldu" dedi. "Antiferromanyetler, tipik mıknatıslardan birçok yönden farklıdır, ancak özellikle onları paralel hatlardan farklı şekillerde düzenleyebiliriz. Bu, paralel düzenlemelerden kaynaklanan manyetik alanı etkisiz hale getirebileceğimiz anlamına gelir. Ferromanyetlerin mıknatıslanmasının, tünelleme manyetorizansının bellekten okunması için gerekli olduğu düşünülmektedir. Bununla birlikte, çarpıcı bir şekilde, mıknatıslanma olmaksızın özel bir antiferromanyet sınıfı için de mümkün olduğunu gördük ve umarız çok yüksek hızlarda çalışabilir.”

Nakatsuji ve ekibi, terahertz aralığında anahtarlama hızlarına ulaşılabileceğini ve bunun oda sıcaklığında da mümkün olduğunu düşünürken, önceki denemeler çok daha düşük sıcaklıklar gerektirdi ve bu kadar umut verici sonuçlar vermedi. Yine de, fikrini geliştirmek için ekibin cihazlarını iyileştirmesi gerekiyor ve bunları üretme şeklini iyileştirmek çok önemli.

Araştırmacı Xianzhe Chen, "Malzemelerimizin atomik bileşenleri oldukça tanıdık olsa da - manganez, magnezyum, kalay, oksijen vb. - bunları kullanılabilir bir bellek bileşeni oluşturmak için birleştirme yöntemimiz yeni ve alışılmadık" dedi. "Kristalleri moleküler ışın epitaksisi ve magnetron püskürtme adı verilen iki işlemi kullanarak inanılmaz derecede ince katmanlarda vakumda büyütüyoruz. Vakum ne kadar yüksek olursa büyütebileceğimiz numuneler o kadar saf olur. Son derece zorlu bir işlem ve onu geliştirirsek hem hayatımızı kolaylaştıracağız hem de daha etkili cihazlar üreteceğiz.”

Bu antiferromanyetik bellek cihazları, dolaşıklık veya uzaktan etkileşim olarak bilinen bir kuantum olgusundan yararlanır. Ancak buna rağmen, bu araştırma giderek daha ünlü olan kuantum hesaplama alanıyla doğrudan ilgili değildir. Bununla birlikte, araştırmacılar, bunun gibi gelişmelerin, mevcut elektronik bilgi işlem paradigması ile ortaya çıkan kuantum bilgisayar alanı arasında bir köprü kurmak için yararlı ve hatta gerekli olabileceğini öne sürüyorlar.

Fonlama:
Bu çalışma kısmen JST-Mirai Programı (no. JPMJMI20A1), ST-CREST Programı (no. JPMJCR18T3, JST-PRESTO ve JPMJPR20L7) ve JSPS KAKENHI (no. 21H04437 ve 22H00290) tarafından desteklenmiştir.

####

Tokyo Üniversitesi Hakkında
Tokyo Üniversitesi, Japonya'nın önde gelen üniversitesi ve dünyanın en iyi araştırma üniversitelerinden biridir. Yaklaşık 6,000 araştırmacının engin araştırma çıktıları, dünyanın en iyi sanat ve bilim dergilerinde yayınlanmaktadır. Yaklaşık 15,000 lisans ve 15,000 lisansüstü öğrenciden oluşan canlı öğrenci topluluğumuz, 4,000'den fazla uluslararası öğrenciyi içermektedir. www.u-tokyo.ac.jp/en/ adresinde daha fazla bilgi edinin veya bizi Twitter'da @UTokyo_News_en adresinden takip edin.

Daha fazla bilgi için lütfen tıklayın okuyun

İletişim:
Medya İletişim

Rohan Mehra
Tokyo Üniversitesi
Uzman İletişim

Profesör Satoru Nakatsuji
Tokyo Üniversitesi

Telif hakkı © Tokyo Üniversitesi

Bir yorumunuz varsa, lütfen İletişim bize.

7th Wave, Inc. veya Nanotechnology Now değil, haber bültenleri yayıncıları yalnızca içeriğin doğruluğundan sorumludur.

Yer imi: