|  | 21 августа 2012 | Электроника и полупроводники

Ученые IBM приближаются к практическому использованию спинтроники в компьютерных вычислениях.

Спинтроника


Ученые из из IBM Research и Лаборатории физики твердого тела в ETH Zurich продемонстрировали новую технологию, с помощью которой можно управлять спином, направлением вращения электрона, и заставить перемещаться электроны, соблюдая строгий установленный порядок. При этом, время фиксации спина электронов было увеличено в 30 раз по сравнению с результатами предыдущих экспериментов. Теперь же время составило 1.1 наносекунду, что сопоставимо с длительностью рабочего цикла микропроцессора с тактовой частотой 1 ГГц. А это, в свою очередь, уже позволяет серьезно задуматься об использовании спинтроники в области компьютерных вычислений.

Современная вычислительная техника кодирует и обрабатывает информацию, представленную в виде электрических зарядов движущихся электронов, если говорить проще, электрического тока. Однако, как хорошо известно, такой метод имеет ряд серьезных ограничений, в то время, как размеры полупроводниковых приборов продолжают постоянно уменьшаться, они, эти приборы, неумолимо приближаются к пределу, за которым перестанет быть возможным управление потоком электронов. Спинтроника может помочь людям преодолеет этот приближающийся тупик, ведь вместо заряда электронов будет использоваться их спин, момент вращения.

В более ранее время ученые-физики наблюдали непонятный, но интересный эффект. Было замечено, что электроны, двигающиеся внутри полупроводникового материала, в некоторые моменты времени спонтанно упорядочивались и разбивались на синхронно вращающиеся пары. Такое упорядоченное движение сохранялось на расстояниях в десятки микрометров. Во время своего "вальса" некоторые электроны, словно люди во время танца, меняли свои пары, что делало их всех одной единой группой.

Диаграммы перемещения спинов электронов


Ученые IBM используя чрезвычайно короткий импульс лазерного света, научились инициировать такое упорядоченное движение групп электронов, вращающихся в одном направлении. Но, вместо того, чтобы спонтанно растерять ориентацию вращения, "инициированные" электроны продолжали стабильно двигаться в одном направлении, подобно потоку людей на демонстрации.

Такой метод захвата и управления спинами электронов был теоретически предложен учеными еще в 2003 году, до последнего момента времени некоторым ученым удавалось получить только неявные и косвенные признаки того, что этот эффект существует на самом деле. А ученым IBM впервые удалось инициировать и непосредственно наблюдать за этим эффектом. Используя технологию временной сканирующей микроскопии, ученые определили, что синхронное вращение электронов может соблюдаться при движении последних на расстояние более чем 10 микрометров, одну сотую миллиметра. Это, в свою очередь, уже позволяет использовать упорядоченное вращение для реализации вычислений простых логических и арифметических функций.

Конечно, путь данной технологии из лаборатории до рынка электроники будет еще невероятно долог. Исследования в области спинтроники, которые проводили ученые IBM, производились при температуре -233 градуса Цельсия. Но, в любом случае, новое открытие, сделанное учеными IBM, дает людям беспрецедентный контроль над движением магнитных "зарядов" в полупроводниковых устройствах, открывает новые возможности и перспективы для создания малогабаритной и энергосберегающей электроники.




Ключевые слова:
IBM Research, ETH Zurich, Электрон, Вращение, Спин, Спинтроника, Электроника, Вычисления, Операции, Полупроводник, Лазер

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Ученые разработали технологию определения спина электронов при помощи лазер ...
  • Создано устройство, способное генерировать пары "запутанных" электронов
  • Первая реализация спинового эффекта Холла является шагом к дальнейшему разв ...
  • Новые исследования открывают более эффективные пути использования спинтрони ...
  • Новый тип спинтронной памяти - данные хранятся не в электронах, а в ядрах а ...




  • 22 августа 2012 09:54
    #1 Написал: TheUniverseOfDeath

    Публикаций: 0
    Комментариев: 153
    Опять какую-то хрень, работающую при минус over9000 вы дают за панацею. Низкотемпературные сверхпроводники так на месте и топчутся, хотя полезнее в тыщу раз, а спинтроника вдруг резко станет высокотемпературной. НЕВЕРЮ.
        
    22 августа 2012 10:01
    #2 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3867
    Цитата: TheUniverseOfDeath
    а спинтроника вдруг резко станет высокотемпературной

    А что мешает использовать все эффекты спинтроники при низких температурах? Никто и ничто. Вон, у квантового компа D-Wave 128 кубит, которые находятся при криогенной температуре, и ничего, работает все.


    --------------------
        
    23 августа 2012 13:27
    #3 Написал: Yoshi

    Публикаций: 0
    Комментариев: 229
    Если у нее еще такой длинный путь, то успеет ли спинтроника стать ВРЕМЕННОЙ заменой перед пришествием квантовых вычислений?
        
    24 августа 2012 14:57
    #4 Написал: nobolu

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Yoshi,
    Ну, она проще в принципе, а значит путь спинтроники до конвейера будет короче.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.