Milli Kvant Elmi və Texnologiyası İnstitutları tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kredit: Unsplash/CC0 İctimai Sahə

Süni intellekt, bulud hesablamaları və rəqəmsal xidmətlər genişlənməyə davam etdikcə, dünya informasiyanın saxlanması və emalı üçün daha sürətli və enerjiyə qənaət edən üsullara artan ehtiyacla üzləşir. Milli Kvant Elmi və Texnologiyaları İnstitutlarının (QST) rəhbərlik etdiyi bir qrup, elektrik cərəyanı əvəzinə lazer işığı ilə yenidən yazıla bilən yeni bir maqnit yaddaş materialı hazırlayıb ki, bu da məlumat mərkəzlərində enerji istehlakını azaltmağa və gələcək yüksək sürətli informasiya sistemlərini dəstəkləməyə kömək edə bilər.

Tədqiqat Applied Physics Letters jurnalında dərc olunub .

Yeni material maqnit məlumatlarının tək bir ultraqısa lazer impulsu ilə dəyişdirilməsinə imkan verir. İşıq maqnit vəziyyətlərini elektrik cərəyanından daha sürətli şəkildə tərsinə çevirə bildiyindən, bu yanaşma istilik istehsalını və enerji itkisini azaltmaqla yanaşı, ənənəvi elektriklə idarə olunan maqnit yaddaşından təxminən 1000 dəfə daha yüksək keçid sürəti təmin edə bilər.

Tədqiqatçılar deyirlər ki, bu irəliləyiş süni intellekt aparatları, kənar cihazlar və gələcək optoelektron platformalar üçün yeni bir sinif aşağı güclü maqnit yaddaşına işarə edir.

“Bugünkü rəqəmsal cəmiyyətin həm daha sürətli, həm də daha dayanıqlı yaddaş texnologiyalarına ehtiyacı var”, – deyə QST-nin Takasaki Qabaqcıl Kvant Elmləri İnstitutunun Kvant Materialları və Tətbiqləri Tədqiqat Mərkəzinin qrup rəhbəri Dr. Seiji Sakai bildirib.

“İşıqdan istifadə edərək praktik yaddaş materialının dəyişdirilə biləcəyini göstərməklə, bu işin gələcək informasiya sistemləri üçün ultra sürətli, aşağı güclü cihazlara doğru real bir yol açdığına inanırıq.”

Niyə cari yaddaş çatışmazlığı yaranır

Maqnit yaddaş materialın içərisində maqnitləşmə istiqamətini dəyişdirərək məlumatı saxlayır. Mövcud maqnit yaddaş texnologiyaları adətən məlumat yazmaq üçün elektrik cərəyanından istifadə edir.

Bu yanaşma cəlbedicidir, çünki elektrik kəsildikdə belə məlumatı saxlaya bilir, lakin eyni zamanda əsas məhdudiyyətlərlə üzləşir: Yazma sürəti məhduddur və cərəyan istilik yaradır ki, bu da enerji istehlakını artırır. Süni intellekt və genişmiqyaslı rəqəmsal infrastruktur enerji tələbatını artırmağa davam etdikcə bu çətinliklər daha da ciddiləşir.

Bu problemi həll etmək üçün komanda, işığın cərəyana ehtiyac olmadan maqnit istiqamətini tərsinə çevirdiyi bir fenomen olan tam optik kommutasiyaya diqqət yetirdi . Bu təsir əvvəllər ferrimaqnit materiallarında müşahidə edilmişdi, lakin bu materiallar praktik yaddaş üçün uyğun deyildi, çünki onların maqnit oxuma xüsusiyyətləri sabit rəqəmsal əməliyyat üçün çox zəif idi.

Bunun əksinə olaraq, CoFeB ərintisi artıq maqnit yaddaşında geniş istifadə olunur, çünki demək olar ki, tam spin polyarizasiyası və əla oxuma performansı təklif edir, lakin optik kommutasiya üçün uyğun hesab edilməyib.

Dəyişdirilə bilən yeni bir ərinti qurmaq

Tədqiqatçılar, kobalt, qadolinium və CoFeB-nin antiferromaqnit mübadilə ilə birləşdirilmiş təbəqələrindən tikilmiş yeni süni ferrimaqnet dizayn etməklə bu maneəni dəf etdilər . Hər təbəqənin qalınlığını atom miqyaslı dəqiqliklə tənzimləməklə və tam çoxqatlı strukturu optimallaşdırmaqla, onlar maqnit vəziyyətlərinin tək bir femtosaniyə lazer impulsu ilə təkrarlana bilən şəkildə tərsinə çevrilə biləcəyi bir material yaratdılar.

Komanda həmçinin yaddaş tətbiqləri üçün tələb olunan əsas funksionallığı nümayiş etdirərək yazma və yenidən yazma əməliyyatının sabit şəkildə təkrarlana biləcəyini göstərdi.

Sakai bildirib ki, “Bu işin ən vacib aspektlərindən biri də CoFeB əsaslı sistemdə optik kommutasiyaya nail olmağımızdır ki, bu da artıq maqnit tunel qovşağı texnologiyası ilə yüksək dərəcədə uyğundur. Bu uyğunluq bu nəticəni gələcək cihazlar üçün model materialları ilə məhdudlaşdırılmış əvvəlki nümayişlərdən daha aktual edir.”

Material necə təhlil edildi

Tədqiqatın əsas hissəsi Yaponiyanın dördüncü nəsil sinxrotron şüalanma qurğusu olan NanoTerasu -nun istifadəsi idi . Komanda rentgen şüalanması ilə maqnit dairəvi dixroizm spektroskopiyasından istifadə edərək materialdakı spin tənzimləmələrini və təbəqələrarası qarşılıqlı təsirləri təhlil etdi. Bu ölçmələr çoxqatlı quruluşa atom səviyyəsində baxış təmin etdi və yeni materialın dizaynına rəhbərlik etməkdə mühüm rol oynadı.

İşin potensial təsiri laboratoriya nümayişindən kənara çıxır. Daha sürətli və daha az enerji sərf edən yaddaş süni intellekt dövrünün əsas gizli xərclərindən birini – məlumat mərkəzlərinin və qabaqcıl hesablama sistemlərinin sürətlə artan elektrik enerjisinə tələbatını aradan qaldırmağa kömək edə bilər.

Təqdim olunan materiallara əsasən, texnologiya uzunmüddətli perspektivdə optik əlaqələri və elektron sxemləri birləşdirən fotoelektrik çevirmə interfeysi kimi də xidmət edə bilər və nəticədə fotonika və elektronikanı eyni platformada birləşdirən inteqrasiya olunmuş çiplərə töhfə verə bilər. Bu cür materialların optoelektron interfeyslərdə praktik istifadəsi növbəti onillik ərzində başlaya bilər.

Nəşr detalları

S. Li və digərləri, CoFeB əsaslı süni ferrimaqnetlərdə tam optik kommutasiya, Tətbiqi Fizika Məktubları (2026). DOI: 10.1063/5.0328535

Jurnal məlumatları: Tətbiqi Fizika Məktubları 

Əsas anlayışlar

Neyromorfik süni intellekt avadanlığıYarımkeçirici cihaz istehsalı6G rabitə avadanlığıDartıla bilən bioelektronikaMilli Kvant Elmi və Texnologiyası İnstitutları tərəfindən təmin edilir