Британские физики первыми создали «спиновой конденсатор», способный генерировать и сохранять спиновое состояние электронов в течение нескольких часов. Это открытие позволит разработать новое поколение электроники, требующее меньше энергии и вырабатывающее меньше тепла.
В электронике конденсатор служит для накапливания заряда. Спиновой конденсатор работает по схожему принципу, но помимо только заряда он накапливает спиновое состояние группы электронов — то есть, фактически, «замораживает» спиновое положение каждого из них.
Эта способность открывает путь к созданию новых устройств, которые могли бы хранить информацию настолько эффективно, что стали бы намного меньше. Спиновой конденсатор со стороной около 2,5 см может хранить 100 ТБ данных.
«Это небольшой, но значимый прорыв к тому, что может стать революцией в электронике, вызванной применением принципов квантовой технологии», — заявил Оскар Кеспедес, научный руководитель проекта.
По его словам, сегодня до 70% энергии, которая используется в электронных устройствах вроде компьютеров или смартфонов тратится впустую в виде тепла. Это неэффективно и ограничивает возможности современных технологий. Кроме того, углеродный след интернета уже достиг уровня авиации и нарастает год от года.
Благодаря квантовым эффектам и использованию экологически безопасных компонентов от теплопотери можно избавиться. Это означает, что производительность современных технологий может продолжать нарастать с большим успехом.
Как это работает.
В классических компьютерах информация кодируется и хранится в виде последовательности нулей и единиц, представленных в виде смены полярности намагниченных регионов жесткого диска. В случае квантовых технологий, спиновые конденсаторы могут записывать и считывать информацию, закодированную в спиновом состоянии электронов, при помощи света или электричества.
Команда ученых под руководством физиков из Университета Лидса сумела разработать такой прибор из разновидности углерода, который называют бакминстерфуллереном, оксида марганца и магнитного кобальтового электрода. Интерфейс между наноуглеродом и оксидом обладает способностью улавливать состояние электронов.
Время, которое тратится на распад спинового состояния, увеличивается благодаря взаимодействию между атомами углерода в фуллерене и оксидом металла в присутствии магнитного электрода.