Революция сверхбыстрых вычислений

Открытие его инженеров Университет Делавэра обещает фундаментально изменить наше понимание взаимосвязи между магнетизмом и электричеством, а вместе с этим и будущее вычислений. технология. С помощью крошечных волн, известных как магноны, исследователям удалось соединить две силы, которые до сих пор действовали почти независимо, проложив путь к несравненно более быстрым и более энергоэффективным компьютерам.

Опрос проводился в Центр гибридных, активных и отзывчивых материалов (CHARM), исследовательский центр, финансируемый Национальный научный фонд. Там команда университета обнаружила, что магнолииволны, возникающие в результате коллективного «вращения» электронов внутри твердых материалов, могут производить измеримые электрические сигналы. Это новаторское открытие, приближающее взаимодействие магнитных и электрических систем на уровне микроэлектроники.

В традиционных электронных устройствах информация передается посредством потока электронов. Однако каждый раз, когда электрон движется по цепи, часть его энергии теряется в виде тепла, и эта потеря ограничивает скорость и увеличивает энергопотребление.

Магноны же работают по-другому: они переносят информацию не через заряд, а через скоординированные «спины» электронов, создавая волнообразные возмущения внутри материала. Согласно расчетам команды, когда эти волны проходят через антиферромагнитные материалы, они вызывают электрическую поляризацию, создавая небольшое, но обнаруживаемое напряжение. Проще говоря, магноны могут создавать электрические сигналы без необходимости перемещать электроны.

Это явление, известное как «связь магнитоэлектрического взаимодействия», может стать основой для нового поколения вычислительных систем, в которых магнетизм и электричество будут работать не по отдельности, а напрямую вместе.

Одной из наиболее ярких особенностей антиферромагнитных магнонов является их скорость. Они могут двигаться на частотах порядка терагерца, примерно в тысячу раз быстрее, чем магнитные волны, наблюдаемые в обычных материалах. Такая скорость в сочетании с чрезвычайно низким энергопотреблением может положить начало новой эре «суперкомпьютеров», которые не перегреваются и не тратят энергию впустую..

Его исследовательская группа Университет Делавэра уже работает над экспериментальной проверкой своих теоретических моделей. Их цель — изучить, как магноны взаимодействуют со светом, и этот шаг может привести к созданию еще более эффективных способов контроля и передачи информации через оптомагнитные системы.

Это конкретное открытие является частью его более широкой исследовательской программы. ШАРМкоторая занимается созданием материалов, сочетающих в себе магнитные, электронные и квантовые свойства. Целью центра является разработка «умных» материалов, которые реагируют на окружающую среду, предлагая новые возможности в таких областях, как вычисления, энергетика и коммуникации.

Если эта технология перейдет из лаборатории в практику, последствия будут огромными. Современные компьютеры, от ноутбуков до центров обработки данных, теряют значительное количество энергии в виде тепла. Устройства на базе Magnon могли бы устранить эту проблему, позволив процессорам работать быстрее, не перегреваясь и не требуя сложных систем охлаждения.

Кроме того, использование антиферромагнитных материалов сделает схемы менее уязвимыми к внешним магнитным полям, обеспечивая большую стабильность и срок службы. И по мере роста потребности в более эффективных вычислениях, от смартфонов до систем искусственного интеллекта, такого рода решения становятся все более важными.

[source]