Российские ученые разработали сверхбыстрые ячейки памяти нового типа
15 марта 2016 года
Группа ученых из МФТИ и МГУ разработала на основе сверхпроводников ячейки памяти нового типа, способные работать в сотни раз быстрее, чем распространенные сегодня типы запоминающих устройств, передает ТАСС. Результаты исследования были опубликованы в журнале Applied Physics Letters.
"Предложенная нами схема работы ячейки памяти не требует затрат времени на процессы намагничивания и размагничивания. Благодаря этому операции чтения и записи занимают лишь сотни пикосекунд, в зависимости от материалов и геометрии конкретной системы, в то время как традиционные схемы требуют в сотни и даже тысячи раз больше времени", - приводит пресс-служба МФТИ слова одного из авторов исследования, руководителя лаборатории квантовых топологических явлений в сверхпроводниках Александра Голубова.
Российские ученые предлагают создавать элементарные ячейки памяти на основе квантовых эффектов в так называемых "сэндвичах" сверхпроводник-диэлектрик-сверхпроводник. Такие соединения сверхпроводников называются контактами Джозефсона и электроны в них могут туннелировать из одного слоя сверхпроводника в другой, проходя сквозь диэлектрик подобно мячикам, пролетающим сквозь дырявую стену.
В настоящее время контакты Джозефсона используются как в квантовых устройствах, так и в классических. Например, квантовый компьютер D-wave построен на базе сверхпроводящих кубитов.
Наибольший практический интерес сейчас представляют джозефсоновские контакты с использованием ферромагнетиков в качестве прослойки "сэндвича". В элементах памяти на их основе информация кодируется в направлении вектора магнитного поля в ферромагнетике. Однако такие схемы имеют два принципиальных недостатка. Во-первых, это невысокая плотность "упаковки" элементов памяти (на плату еще нужно наносить дополнительные цепи для подпитки ячеек), а во-вторых, ограниченная скорость записи.
Физики из МГУ и МФТИ взялись решить эти проблемы и предложили кодировать данные в ячейках не в намагниченности, а в величине тока сверхпроводимости. В ходе работы ученые обнаружили, что при определенных размерах "сэндвича" эта величина может иметь два минимума энергии, а значит - находиться в одном из двух различных состояний. Эти два минимума можно использовать для записи данных - нулей и единиц.
Для переключения системы из "нуля" в "единицу" и обратно ученые предлагают использовать токи, протекающие через один из слоев сверхпроводника. Считывать же состояние предлагается с помощью тока, который проходит через всю структуру. Эти операции требуют в сотни раз меньше времени, чем измерения намагниченности или перемагничивания ферромагнетика.
"Кроме того, для нашей схемы требуется только один слой ферромагнетика, что позволяет адаптировать ее к так называемым одноквантовым логическим схемам, а значит, в создании абсолютно новой архитектуры процессора нет нужды. Компьютер, основанный на одноквантовой логике, может иметь тактовую частоту в сотни гигагерц, при том что его энергопотребление ниже в десятки раз", - отметил Голубов.
Источники[править]
Любой участник может оформить статью: добавить иллюстрации, викифицировать, заполнить шаблоны и добавить категории.
Любой редактор может снять этот шаблон после оформления и проверки.
Комментарии[править]
Если вы хотите сообщить о проблеме в статье (например, фактическая ошибка и т. д.), пожалуйста, используйте обычную страницу обсуждения.
Комментарии на этой странице могут не соответствовать политике нейтральной точки зрения, однако, пожалуйста, придерживайтесь темы и попытайтесь избежать брани, оскорбительных или подстрекательных комментариев. Попробуйте написать такие комментарии, которые заставят задуматься, будут проницательными или спорными. Цивилизованная дискуссия и вежливый спор делают страницу комментариев дружелюбным местом. Пожалуйста, подумайте об этом.
Несколько советов по оформлению реплик:
- Новые темы начинайте, пожалуйста, снизу.
- Используйте символ звёздочки «*» в начале строки для начала новой темы. Далее пишите свой текст.
- Для ответа в начале строки укажите на одну звёздочку больше, чем в предыдущей реплике.
- Пожалуйста, подписывайте все свои сообщения, используя четыре тильды (~~~~). При предварительном просмотре и сохранении они будут автоматически заменены на ваше имя и дату.
Обращаем ваше внимание, что комментарии не предназначены для размещения ссылок на внешние ресурсы не по теме статьи, которые могут быть удалены или скрыты любым участником. Тем не менее, на странице комментариев вы можете сообщить о статьях в СМИ, которые ссылаются на эту заметку, а также о её обсуждении на сторонних ресурсах.