Silicon Taiga: Новый тип спинтронной памяти - данные хранятся в ядрах атомов вещества

В последнее время все чаще и чаще слышно о достижениях в области спинтроники - области хранения и обработки данных, использующей для этого спины (моменты вращения) заряженных частиц. Большинство из разработанных ныне технологий использует для хранения данных спин электронов, вращающихся вокруг ядра атома вещества, но в настоящее время устойчивое время хранения данных составляет всего несколько микросекунд. Ученым-физикам из университета Юты удалось создать самую долгоживущую спинтронную память, которая способно устойчиво хранить данные в течение двух минут, используя в качестве носителя информации не электроны, а собственно ядро атома вещества.

Конечно, пока еще новая технология требует соблюдения особых внешних условий. Она работает, как и большинство спинтронных технологий, при температуре порядка 3.2 градуса по шкале Кельвина и требует наличия магнитного поля, превышающего по силе в 200 тысяч раз силу магнитного поля Земли.

Спинтронный чип

В новом типе спинтронной памяти ученые, возглавляемые доктором Маккэми (DR McCamey), использовали атомы фосфора, внедренные в кристаллическую структуру полупроводникового материала. Используя электромагнитные волны терагерцового диапазона, ученым удалось раскрутить электроны, вращающиеся вокруг ядра фосфора в необходимом направлении с необходимой скоростью. После этого, используя более низкочастотные электромагнитные волны FM-диапазона был осуществлен перенос данных, "записанных" в спин электрона в спин собственно ядра атома. Спустя некоторое время спин вращающегося ядра атома с помощью тех же радиоволн может быть перенесен снова в спин электрона, который может быть "считан" достаточно традиционными для спинтроники методами и преобразован в электрический сигнал.

В проведенных экспериментах ученые использовали обычные для цифровой техники значения логического 0 и 1, а не квантовые данные (qbits), которые могут принимать большее количество значений, но этот метод, согласно Кристоферу Боехму (Christopher Boehme), профессору физики университета Юты, может с успехом использоваться как и в обычных, двоичных, компьютерах, так и в квантовых компьютерах, основанных на других логических принципах.

Метод хранения информации в ядрах атомов более стабилен и эффективен благодаря тому, что атомы вещества намного более массивны чем электроны и, поэтому, менее восприимчивы к изменениям температуры и влиянию других внешних факторов. "Вращение ядра атома почти не поддается внешним влияниям благодаря тому, что ядра изолированы от внешнего мира электронными оболочками. Они находятся почти в полном одиночестве" - рассказывает доктор Маккэми. - "Нашим следующим шагом будут исследования, направленные на то, что бы достичь таких же результатовпри более высоких температурах и при более слабых магнитных полях".