Наука
Никита Логинов

Финские учёные создали основу для квантовой электроники — спинтронных процессоров и чипов памяти, которым не нужен ток

Такая электроника не нагревается и потребляет крайне мало энергии.

Сотрудники Университета Аалто в Хельсинки создали особую разновидность оптического резонатора Фабри — Перо, которая позволяет организованно менять спин частиц в твёрдых веществах. Создавая волны изменений спина в материале, можно сохранять в нём данные или проводить вычисления. Подробности работы учёные изложили в Nature.

Спин это магнитный момент, который выглядит так, будто его порождает вращение электрона вокруг своей оси, хотя на самом деле электрон не вращается Изображение из учебника General Chemistry

Все существующие компьютеры работают на электрическом токе. В процессоре, оперативной памяти, накопителе организованно движутся электроны, порождая бинарный код из нулей и единиц: нет заряда, есть заряд. Из-за этого движения электронов компьютеры потребляют энергию (им нужны всё новые электроны) и нагреваются (ток «трётся» о проводник).

Решить эти проблемы можно, если использовать вместо электрического тока волны изменения спина — одного из квантовых свойств частиц. В данном случае можно понимать спин как ориентацию частицы в пространстве, и особенность его в том, что частица может «смотреть» только вверх или вниз. Меняя спин туда-обратно, можно задавать привычный бинарный код из нулей и единиц.

В спиновой электронике частицы всегда стоят на месте, а сигналы передаются волнами переключения спина — как у футбольных болельщиков на стадионе. Этот процесс почти не потребляет энергии, не нагревает проводник и может работать на частоте в 30 раз выше нынешних процессоров.

Изобретение финских учёных позволяет делать спинтронные процессоры и память размером в сотни нанометров, чего достаточно для чипов. По словам одного из учёных, устройство довольно просто создать на основе оптического резонатора Фарби — Перо, но сама идея изобретения нетривиальна и требует особо чистых материалов.

#технологии #it #компьютеры #физика #новости