Исследователи из Оксфордского университета в Великобритании разработали магнитные вихри в мембранах, позволяющие передавать данные со скоростью километр в секунду. В пресс-релизе университета говорится, что этот прорыв в передаче информации может проложить путь к созданию нового поколения сверхбыстрых вычислительных платформ.
«Вычисления на основе кремния слишком энергоэффективны для следующего поколения вычислительных приложений, таких как полномасштабный искусственный интеллект (ИИ) и автономные устройства. Преодоление этих проблем потребует новой вычислительной парадигмы, использующей физические явления, которые одновременно быстры и эффективны, чтобы дополнить нынешние технологии», - говорит постдокторант кафедры физики из Оксфордского университета Хариом Джани.
Исследователи ищут альтернативные методы передачи данных, но с использованием материалов, не являющихся кремнием. Однако для этого пришлось бы полностью отказаться от кремниевых технологий, на что ушли бы годы. Поэтому необходим метод, совместимый с кремнием.
Предыдущие работы в этой области были связаны с использованием материалов, известных как антиферромагниты, которые могут быть использованы для создания магнитных вихрей. Такие вихри могут осуществлять передачу данных в 1 тыс. раз быстрее, чем современные устройства.
В лаборатории профессора Оксфордского университета Паоло Радаэлли, исследовательская группа изготовила ультратонкие кристаллические гематитовые мембраны. Этот ржавый компонент может выполнять свою работу. Со слов Радаэлля, такие мембраны являются относительно новыми в мире кристаллических квантовых материалов и сочетают в себе выгодные характеристики как объемной 3D-керамики, так и 2D-материалов, а также легко переносимы.
Для того чтобы создать эти магнитные вихри, исследователи вырастили их на кристаллическом шаблоне, покрытом специальным слоем цементного компонента. Последний слой был назван «жертвенным», поскольку позже он будет растворен в воде, чтобы отделить гематит от кристаллической основы. Затем отдельно стоящий гематит можно было перенести на кремний и множество других платформ, которые можно использовать для этих целей. Помимо метода создания магнитных вихрей, команде также необходимо было разработать новый метод визуализации, который позволил бы визуализировать наноразмерные магнитные узоры в этих мембранах.
В пресс-релизе добавляется, что с помощью поляризованных рентгеновских лучей ученые определили, что в отдельно стоящих слоях гематита может располагаться надежное семейство магнитных вихрей, способных обеспечить сверхбыструю обработку информации. В отличие от жестких, похожих на керамику объемных аналогов, которые склонны к разрушению, гибкие мембраны из проекта можно скручивать, изгибать или скручивать в различные формы без разрушения. Исследователи использовали эту обретенную гибкость для создания магнитных вихрей в трех измерениях, что ранее было невозможно. В будущем форма этих мембран может быть изменена для реализации совершенно новых вихрей в трехмерных магнитных цепях.
Теперь исследователи намерены разработать прототип устройства, которое сможет использовать электрические токи и задействовать возможности этих магнитных вихрей. После интеграции с этой технологией будущие компьютеры смогут работать так же, как человеческий мозг, заключили исследователи.
