Oamenii de știință au descoperit un nou mecanism prin care un fascicul laser concentrat poate schimba starea magnetică a unui material solid. Descoperirea ar putea fi valorificată într-o zi în memorie de calcul ultrarapidă, spun cercetătorii.
Oamenii de știință au formulat o nouă ecuație care descrie legătura dintre amplitudinea camp magnetic luminii, frecvența acesteia și proprietățile de absorbție a energiei ale unui material magnetic. Oamenii de știință și-au publicat concluziile într-un studiu pe 3 ianuarie în jurnal Cercetare de revizuire fizică.
Ecuația este „complet nouă și, de asemenea, foarte elementară”, coautor al studiului Amir Capuaprofesor de fizică la Universitatea Ebraică din Ierusalim, a declarat pentru Live Science.
Deși descoperirea se bazează pe câmpul cunoscut sub numele de „magneto-optică”, aceasta reprezintă o nouă paradigmă, deoarece oamenii de știință nu au înțeles anterior că componenta magnetică a unei unde de lumină care oscilează rapid poate controla magneții, a spus el. Ecuația descrie caracteristicile acestei interacțiuni.
Memoria computerului folosește electromagneți în miniatură care sunt magnetizați cu tensiune pentru a permite stărilor binare „pornit” sau „oprit” să codifice datele, care sunt citite și reinterpretate de un procesor ca 1 sau 0.
Cea mai comună memorie de calcul, precum cele găsite în laptopuri sau telefoane, vine sub forma memoriei dinamice cu acces aleatoriu (DRAM). Aceasta este volatilă, adică atunci când alimentarea este oprită, toate datele deținute se pierd, dar este mai ușor de proiectat, utilizează materiale obișnuite și are rate scăzute de eroare – iar acele câteva erori sunt ușor de detectat și remediat.
Noua descoperire este mai relevantă pentru o tehnologie numită memorie cu acces aleatoriu magnetorezistiv (MRAM), care este o memorie nevolatilă utilizată mai frecvent în nave spațiale, precum și în aplicații militare și industriale, potrivit datelor. MRAM-info.
Interacțiunea dintre un material magnetic și radiații este bine stabilită atunci când acestea sunt în echilibru, dar se știe mai puțin despre această relație atunci când nu sunt în echilibru. Este, de asemenea, o zonă care se suprapune cu legile ciudate ale mecanica cuanticăcare sunt valorificate pentru a construi calculatoare cuantice.
„Am ajuns la o ecuație foarte elementară care descrie această interacțiune. Ne permite să reconsiderăm complet înregistrarea magnetică optică și să ne îndreptăm către un dispozitiv de stocare magnetic optic dens, eficient din punct de vedere energetic și rentabil, care nici măcar nu există încă.” spuse Capua.
Eforturile anterioare de a folosi componenta magnetică a unui fascicul de lumină pentru a răsturna un bit magnetic în acest fel nu au fost eficiente, a spus Capua. Dar noua ecuație ar putea ajuta cercetătorii să încorporeze cu succes mecanismul, a spus el.
În viitorul îndepărtat, această tehnologie ar putea duce la componente MRAM care sunt mai rapide și mai eficiente decât unitățile RAM de ultimă generație, a adăugat el.
Timpii ciclului optic (timpul pentru ca o undă electromagnetică optică să finalizeze o oscilație, în megaherți) în tehnologie ar putea fi de un milion de ori mai rapid decât în memoria convențională. Timpii ciclului electric funcționează la scară nanometrică (o secundă este de 1 miliard de nanosecunde), în timp ce fasciculele optice tipice funcționează în picosecunde (o secundă este de 1 trilion de secunde).
De asemenea, poate duce într-o zi la memorie cuantică pentru calculatoarele cuantice, în care un fascicul de lumină poate fixa un bit magnetic nici în 0, nici în 1, ci la o suprapunere a celor două stări – la fel ca modul în care funcționează qubiții în calculatoare cuantice. Chiar dacă asta depășește ingineria de precizie de astăzi, Capua a spus că descoperirile echipei sale ar putea duce la descoperirea unor materiale care ar putea fi utilizate într-o zi într-o astfel de tehnologie.
De asemenea, poate face sistemele de memorie digitalizate mai eficiente din punct de vedere energetic, oferind dispozitivului mai mult control asupra puterii și duratei fasciculului de lumină și asupra efectelor acestuia. „Durata fasciculului optic și energia acestuia pot fi alese pentru a reduce puterea de scriere. Evident, atunci când dispozitivul este inactiv, nu consumă nicio energie, deoarece memoriile magnetice sunt nevolatile”, a spus el.