Cercetătorii de la Universitatea Wyoming au dezvoltat o nouă metodă de control al stărilor magnetice în materiale 2D, promițând avansuri revoluționare în tehnologia calculatoarelor și eficiența energetică.
Progres în Controlul Magnetic
Metoda Inovatoare
Echipa de cercetare a creat o metodă inovatoare pentru a controla stările magnetice minuscule din magneții ultrathin bidimensionali (2D) van der Waals — un proces similar cu modul în care un comutator de lumină controlează un bec. Această descoperire ar putea conduce la dispozitive de memorie avansate care stochează mai multe date și consumă mai puțină energie sau la dezvoltarea unor noi tipuri de calculatoare care pot rezolva rapid probleme actualmente imposibile.
„Descoperirea noastră ar putea duce la dispozitive de memorie avansate care stochează mai multe date și consumă mai puțină energie sau ar putea permite dezvoltarea unor noi tipuri de calculatoare care pot rezolva rapid probleme actualmente imposibile,” spune Jifa Tian, profesor asistent la Departamentul de Fizică și Astronomie al Universității Wyoming și director interimar al Centrului pentru Știința și Ingineria Informației Cuantice al UW.
Materiale van der Waals
Proprietăți și Utilizări
Materialele van der Waals sunt alcătuite din straturi 2D puternic legate, legate în a treia dimensiune prin forțe van der Waals mai slabe. De exemplu, grafitul este un material van der Waals utilizat pe scară largă în industrie pentru electrozi, lubrifianți, fibre, schimbătoare de căldură și baterii.
Dispozitivul de Control Magnetic
Echipa a dezvoltat un dispozitiv cunoscut sub numele de joncțiune tunel magnetic, care folosește triiodid de crom — un magnet izolant 2D gros de doar câțiva atomi — sandwiched între două straturi de grafen. Prin trimiterea unui curent electric mic — numit curent de tunel — prin acest sandviș, direcția orientării magnetice a domeniilor magnetice (de aproximativ 100 nanometri) poate fi controlată în straturile individuale de triiodid de crom.
Avansuri în Controlul Spinului Magnetic
„Acest curent de tunel nu doar poate controla direcția de comutare între două stări stabile de spin, dar și induce și manipulează comutarea între stări metastabile de spin, numite comutare stocastică,” spune ZhuangEn Fu, doctorand în laboratorul de cercetare al lui Tian și acum cercetător postdoctoral la Universitatea din Maryland.
Dezvoltarea Computerele Probabilistice
Tehnologia și Aplicațiile Viitoare
Computerele tradiționale folosesc biți pentru a stoca informații ca 0 și 1. Această codificare binară este fundamentul tuturor proceselor clasice de calcul. Computerele cuantice folosesc biți cuantici care pot reprezenta simultan atât „0”, cât și „1”, crescând exponențial puterea de procesare.
„În munca noastră, am dezvoltat ceea ce ar putea fi considerat un bit probabilistic, care poate comuta între ‘0’ și ‘1’ (două stări de spin) pe baza probabilităților controlate de curentul de tunel,” spune Tian. „Acești biți sunt bazați pe proprietățile unice ale magneților 2D ultrathin și pot fi legați între ei într-un mod similar neuronilor din creier pentru a forma un nou tip de calculator, cunoscut sub numele de calculator probabilistic.”
Impactul Revoluționar
„Ceea ce face aceste noi calculatoare potențial revoluționare este abilitatea lor de a gestiona sarcini incredibil de dificile pentru calculatoarele tradiționale și chiar cuantice, cum ar fi anumite tipuri de sarcini complexe de învățare automată și probleme de procesare a datelor,” continuă Tian. „Sunt tolerante la erori, simple în design și ocupă mai puțin spațiu, ceea ce ar putea duce la tehnologii de calcul mai eficiente și mai puternice.”
Hua Chen, profesor asociat de fizică la Universitatea de Stat din Colorado, și Allan MacDonald, profesor de fizică la Universitatea din Texas-Austin, au colaborat pentru a dezvolta un model teoretic care explică modul în care curenții de tunel influențează stările de spin în joncțiunile tunel magnetice 2D. Alți contribuitori provin de la Universitatea de Stat din Penn, Universitatea Northeastern și Institutul Național pentru Știința Materialelor din Namiki, Tsukuba, Japonia.
