Платим блогерам
Блоги
vizir47
Французским ученым из CNRS удалось увеличить скорость передвижения скирмионов, благодаря чему компьютеры завтрашнего дня смогут работать намного быстрее.

Исследователи ведущего государственного научного учреждения Франции - Национального центра научных исследований (CNRS) сообщают о своих исследованиях в области вычислений завтрашнего дня. В своей лаборатории им удалось приручить скирмионов  - этих очень маленьких элементов не больше молекулы, благодаря которым компьютеры завтрашнего дня смогут работать намного быстрее.

https://www.cnrs.fr/sites/default/files/styles/top_left/public/image/Science-skyrmions%20ok700.jpg?itok=4r1gjJ70

реклама

В исследовании, опубликованном в журнале Science, ученый Оливье Буль подробно рассказал, как скирмионы могут достигать рекордных скоростей. Это открытие может привести в будущем к новой парадигме в области электроники. Потому что сегодня информатика зажата в тиски. С одной стороны, она потребляет огромное количество электроэнергии. В 2022 году издание Ademe сообщило, что на цифровые технологии приходится 10 % годового потребления электроэнергии. С другой стороны, она никогда не бывает достаточно сильной. Каждый год появляется новое оборудование, заменяющее характеристики предыдущего поколения. Новые потребности в искусственном интеллекте огромны и растут в геометрической прогрессии до такой степени, что его рост может вызвать нехватку электроэнергии, как недавно сообщало издание The Vivid.

Чтобы найти решения, исследования теперь обращаются к спинтронике. Эта наука приближается к электронике, используя электроны для хранения информации в виде электрического тока, но добавляет к этому использование "спина" - квантовой характеристики электронов, которую можно приравнять к внутреннему магнитному моменту.

Таким образом, спинтроника - это использование этих элементарных наномагнитов ("спинов") для поиска путей совершенствования, которые могли бы, в частности, произвести революцию в вычислительной технике. Скирмионы возникают непосредственно из них, поскольку это скопление спинов, которые будут наматываться друг на друга, пока не сформируют очень стабильную спиральную структуру, в просторечии описываемую как "магнитный вихрь".

"Скирмионы можно рассматривать как очень маленькие плоские магнитные пузырьки, в которых Северный и Южный полюса магнита меняются местами", - указывает  Оливье Буль, исследователь CNRS из лаборатории Spintec комиссариата по атомной энергии Франции. Обнаруживаемый в очень тонких слоях кобальта или железа, скирмион похож на магнитную частицу, в 10 000 раз меньшую, чем волос. Таким образом, исследователи могут использовать его для кодирования информации в нем.

Это означает, что в магнитном слое присутствие скирмиона можно интерпретировать как "1" на двоичном языке. Тогда его отсутствие будет приравниваться к "0". Благодаря этой особенности появилась новая концепция памяти в нанометровом масштабе. Скирмион может стать объектом для передачи информации между процессором, который выполняет компьютерные вычисления, и жестким диском, на котором хранится эта информация. Тогда это электрический ток, который позволил бы перемещать скирмионы от одного элемента к другому.

Однако, отмечают французские исследователи, до сих пор скирмионы демонстрировали компромиссное ограничение скорости. Они были способны преодолевать только 100 метров в секунду. Производительность слишком низкая, чтобы надеяться на какое-либо применение в области вычислительной техники. Но теоретические расчеты CNRS уже указывали на возможность двигаться намного быстрее. "Ранее мы уже проводили расчеты, которые предсказывали, что из-за того, что мы нейтрализовали намагниченность в материале, у нас было очень сильное увеличение скорости по сравнению с магнитными материалами", - объясняет Оливье Буль из France Culture.

Таким образом, исследование, проведенное CNRS, которое является частью национальной программы Франции спиновых исследований (открыто в январе 2024 года), позволило перемещать скирмионы с рекордной скоростью 900 метров в секунду. Что в девять раз быстрее, чем раньше. Все это стало возможным благодаря антиферромагнитному материалу, разработанному и оптимизированному CNRS. Он состоит из двух очень тонких ферромагнитных слоев кобальта, между которыми помещен тонкий немагнитный слой. Противопоставляя магнитные полюса двух слоев кобальта друг другу, можно свести на нет их намагниченность.

То есть, как показали исследователи  CNRS, магнитные способности исчезают, в то время как материал остается средой, в которой могут создаваться скирмионы. Таким образом, можно пропустить через него ток, чтобы переместить эти скирмионы. Это дает надежду извлечь выгоду из этой высокой скорости передвижения для передачи компьютерных данных. Однако, это требует множества дополнительных шагов и исследований, прежде чем можно будет извлечь из этого пользу в повседневной жизни.

+
Написать комментарий (0)

Популярные новости

Сейчас обсуждают