Физики смогли в сотни раз ускорить сверхпроводящую память

Вс, 03/27/2016 - 21:23

Специалисты из московского Физтеха и Московского университета рассказали о новом способе создания уникального типа сверхпроводящей памяти, которая может осуществлять свою работу во много раз быстрее действующих в настоящее время запоминающих устройств.

Схема работы, которую предложили учёные, требует довольно небольшой затраты времени для намагничивания и размагничивания. Таким образом операции для выполнения чтения и записи длятся только сотни пикосекунд, завися от материалов и геометрических данных нужной системы. Для сравнения, используемые традиционные схемы занимают в сотни и даже тысячи раз больше времени.

Александр Голубов из МФТИ в Долгопрудном совместно со своими коллегами предложил изготавливать первичные ячейки памяти исходя из квантовых эффектов в переходах Джозефсона – особых "сэндвичах", которые состоят из 2-х частей сверхпроводника и диэлектрика. Их существование в 1960-х годах предсказал британский физик Брайан Джозефсон. Более подробная информация о данном эффекте и других теоретических понятиях, которую можно будет использовать для написания работ, представлена здесь.

Исходя из силы магнитного поля, которое окружает такой "бутерброд", электроны обладают способностью "перепрыгивать" между слоями сверхпроводников, проходя через диэлектрик.

Такой эффект специалисты научились использовать при создании сверхчувствительных датчиков магнитного поля, экспериментальных вычислительных, а также запоминающих устройств, включая память для будущего квантового компьютера.

Голубев также отметил, что обычно для осуществления "записи" информации в ячейки памяти на основе переходов Джозефсона используются магнитные поля.

В элементах памяти на их базе информация проходит кодировку в направлении вектора магнитного поля в ферромагнетике. Однако такие схемы имеют свои недостатки: во-первых, невысокая плотность "упаковки" ячеек памяти — на плату нужно наносить дополнительные цепи для их подпитки при считывании или записи информации, а во-вторых, вектор намагниченности нельзя менять быстро, что ограничивает скорость записи.

При переключении битов из "нуля" в "единицу" и обратно российские ученые предложили применять инъекционные токи, которые протекают через один из слоев сверхпроводника. Таким образом, станет возможно считывать состояния при помощи тока, который проходит через всю структуру. Операции такого рода требуют во много раз меньше времени, чем измерение намагниченности или перемагничивание ферромагнетика.

Кроме того, в разработанной схеме используется только один слой ферромагнетика, что позволяет адаптировать её к одноквантовым логическим схемам.

Источник