Российские ученые ускорили сверхпроводящую память всотни раз

31.03.2010 Наука и жизнь

Схематическое изображение контакта. S — сверхпроводник, I — барьер, F — феромагнетик, N — обычный металл, заштрихованная область — потенциальный барьер, появляющийся в сверхпроводящей территории.

Группа исследователей из лаборатории топологических квантовых явлений в сверхпроводящих совокупностях МФТИ и МГУ создала принципиально новый тип ячеек памяти на базе сверхпроводников — такая память может трудиться в много раз стремительнее, чем распространенные сейчас типы запоминающих устройств, говорится в статье, размещённой в издании Applied Physics Letters.

«Предложенная нами схема работы ячейки памяти не требует затрат времени на размагничивания и процессы намагничивания. Именно поэтому операции чтения и записи занимают только много пикосекунд, в зависимости от геометрии и материалов конкретной совокупности, тогда как классические схемы требуют в много а также тысячи раза больше времени», — говорит ведущий создатель изучения Александр Голубов, начальник лаборатории квантовых топологических явлений в сверхпроводниках МФТИ.Российские ученые ускорили сверхпроводящую память всотни раз

Он и его сотрудники предлагают делать элементарные ячейки памяти на базе квантовых эффектов в «сэндвичах» сверхпроводник-диэлектрик (либо второй материал)-сверхпроводник, предсказанных в 1960-е годы английским физиком Брайаном Джозефсоном. Электроны в таких «сэндвичах» (их именуют «контактами Джозефсона») смогут туннелировать из одного слоя сверхпроводника в второй, проходя через диэлектрик, как мячики пролетают через дырявую стенке.

Сейчас контакты Джозефсона употребляются как в квантовых устройствах, так и в хороших. К примеру, на базе сверхпроводящих кубитов выстроено квантовое устройство D-wave, талантливое обнаружить минимумы сложных функции посредством метода квантового отжига. Кроме этого существуют сверхбыстрые аналогово-цифровые преобразователи, детекторы последовательных другие устройства и событий, не требующие стремительного доступа к громадным количествам памяти.

Были попытки применять эффект Джозефсона и для простых процессоров. В конце 1980-х в Японии создали таковой экспериментальный процессор. В 2014 исследовательское агентство IAPRA возобновило попытки создать прототип сверхпроводникового компьютера.

На сегодня громаднейший практический интерес воображают джозефсоновские контакты с применением ферромагнетиков в качестве середины «сэндвича». В элементах памяти на их базе информация кодируется в направлении вектора магнитного поля в ферромагнетике. Но у таких схем имеется два принципиальных недочёта: во-первых, низкая плотность «упаковки» элементов памяти — на плату необходимо наносить дополнительные цепи для подпитки ячеек при считывания либо записи информации, а во-вторых, вектор намагниченности нельзя менять скоро, что ограничивает скорость записи.

Несколько физиков из МФТИ и МГУ внесла предложение кодировать данные в джозефсоновских ячейках в величине тока сверхпроводимости. Изучая контакты сверхпроводник-обычный металл/ферромагнетик-сверхпроводник-барьер-сверхпроводник, ученые поняли, что при определенных продольных и поперечных размерах слоев совокупность может иметь два минимума энергии, соответственно — пребывать в одном из двух разных состояний. Эти два минимума возможно применять для записи данных — единиц и нулей.

Токи сверхпроводимости при считывании разных состояний ячейки памяти. Чем больше ток — тем больше стрелка

Для переключения совокупности из «нуля» в «единицу» и обратно ученые предлагают применять инъекционные токи, протекающие через один из слоев сверхпроводника. Считывать же состояние предлагается посредством тока, что проходит через всю структуру. Эти операции требуют в много раз меньше времени, чем измерения намагниченности либо перемагничивания ферромагнетика.

«Помимо этого, для отечественной схемы требуется лишь один слой ферромагнетика, что разрешает приспособить ее к так называемым одноквантовым логическим схемам, соответственно в создании полностью новой архитектуры процессора нет потребности. Компьютер, основанный на одноквантовой логике, может иметь тактовую частоту в много гигагерц, при том, что его энергопотребление ниже в десятки раз», — отметил Голубов.

Случайные записи:

До свидания воспоминания: Ученые научились стирать память


Похожие статьи, которые вам понравятся: