Исследователи из Швейцарии сумели использовать для пересылки и сохранения данных магнитные волны, а не более привычные потоки электронов. Это открытие может стать решением проблемы высокого потребления энергия компьютерами в эру больших данных.
Поскольку магноны взаимодействуют с магнитными полями, их можно использовать для кодирования и передачи данных без потоков электронов, которые связаны с потерями энергии из-за нагрева (известного как джоулев нагрев) используемого проводника. Как объясняет Дирк Грундлер, глава Лаборатории наноразмерных магнитных материалов и магноники (LMGN) в Инженерной школе, потери энергии становятся все более серьезным препятствием для электроники по мере роста скорости передачи данных и требований к хранению.
«С появлением ИИ использование вычислительных технологий возросло настолько, что потребление энергии угрожает их развитию», — говорит Грундлер. «Основной проблемой является традиционная вычислительная архитектура, которая разделяет процессоры и память. Преобразования сигналов, связанные с перемещением данных между различными компонентами, замедляют вычисления и тратят энергию».
Эта неэффективность, известная как стена памяти или узкое место фон Неймана, заставила исследователей искать новые вычислительные архитектуры, которые могут лучше соответствовать требованиям больших данных. И теперь Грандлер считает, что его лаборатория могла наткнуться на такой «святой Грааль».
Проводя другие эксперименты на коммерческой пластине ферримагнитного изолятора железо-иттриевого граната (YIG) с наномагнитными полосами на поверхности, аспирант LMGN Корбиниан Баумгертл был вдохновлен на разработку точно спроектированных устройств YIG-наномагнетика. При поддержке Центра микронанотехнологий Баумгартль смог возбудить спиновые волны в YIG на определенных гигагерцовых частотах с помощью радиочастотных сигналов и, что особенно важно, обратить намагниченность поверхностных наномагнитов.
«Две возможные ориентации этих наномагнитов представляют собой магнитные состояния 0 и 1, что позволяет кодировать и хранить цифровую информацию», — объясняет Грундлер.
Ученые сделали свое открытие, используя обычный векторный анализатор цепей, который послал спиновую волну через устройство наномагнита YIG. Инверсия наномагнетика происходила только тогда, когда спиновая волна достигала определенной амплитуды, и тогда ее можно было использовать для записи и чтения данных.
«Теперь мы можем показать, что те же самые волны, которые мы используем для обработки данных, можно использовать для переключения магнитных наноструктур, чтобы у нас также было энергонезависимое магнитное хранилище в той же самой системе», — объясняет Грундлер, добавляя, что «энергонезависимое» относится к стабильному хранению. данных в течение длительных периодов времени без дополнительного энергопотребления.
Именно эта способность обрабатывать и хранить данные в одном и том же месте дает этому методу потенциал изменить текущую парадигму вычислительной архитектуры, положив конец неэффективному с точки зрения энергопотребления разделению процессоров и хранилища памяти и достигнув того, что известно как вычисления in-memory.
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК
Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов
hello@technovery.com