Un grupo de científicos del Instituto de Física y Tecnología de Moscú y de la Universidad Estatal de Moscú ha desarrollado un tipo fundamentalmente nuevo de célula de memoria basada en superconductores; este tipo de memoria podrá funcionar cientos de veces más rápido que los tipos dedispositivos de memoria de uso común hoy en día, según un artículo publicado en la revista letras de física aplicada .
"Con la función operativa que hemos propuesto en estas celdas de memoria, no habrá necesidad de procesos de magnetización y desmagnetización que requieren mucho tiempo. Esto significa que las operaciones de lectura y escritura tomarán solo unos pocos cientos de picosegundos, dependiendo de los materiales yla geometría del sistema particular, mientras que los métodos convencionales tardan cientos o miles de veces más que esto ", dijo el autor correspondiente del estudio, Alexander Golubov, Jefe del Laboratorio de Fenómenos Topológicos Cuánticos en Sistemas Superconductores del MIPT.
Golubov y sus colegas han propuesto crear células de memoria básicas basadas en los efectos cuánticos en los "emparedados" de un superconductor - dieléctrico u otro material aislante - superconductor, que fue predicho en la década de 1960 por el físico británico Brian Josephson.los electrones en estos "emparedados" se llaman "uniones de Josephson" pueden hacer un túnel desde una capa de un superconductor a otra, pasando a través del dieléctrico como bolas que atraviesan una pared perforada.
Hoy, las uniones Josephson se usan tanto en dispositivos cuánticos como en dispositivos convencionales. Por ejemplo, los qubits superconductores se usan para construir el sistema cuántico de onda D, que es capaz de encontrar el mínimo de funciones complejas usando el algoritmo de recocido cuántico.también convertidores analógicos a digitales ultrarrápidos, dispositivos para detectar eventos consecutivos y otros sistemas que no requieren acceso rápido a grandes cantidades de memoria. También se han intentado utilizar el efecto Josephson para crear procesadores ordinarios. Un procesador experimentalde este tipo se creó en Japón a fines de la década de 1980. En 2014, la agencia de investigación IAPRA reanudó sus intentos de crear un prototipo de computadora superconductora.
Las uniones de Josephson con ferromagnetos utilizados como medio del "sandwich" son actualmente de gran interés práctico. En los elementos de memoria que se basan en ferromagnetos, la información se codifica en la dirección del vector de campo magnético en el ferromagneto. Sin embargo, haydos fallas fundamentales con este proceso: en primer lugar, la baja densidad del "empaque" de los elementos de memoria: se deben agregar cadenas adicionales para proporcionar carga adicional a las celdas al leer o escribir datos, y en segundo lugar, el vector de magnetización no se puede cambiarrápidamente, lo que limita la velocidad de escritura.
El grupo de físicos de MIPT y MSU propuso codificar los datos en las células de Josephson en el valor de la corriente superconductora. Al estudiar las uniones superconductor-metal normal / ferromagnet-superconductor-aislador-superconductor, los científicos descubrieron que en ciertas longitudes yLas dimensiones transversales de las capas del sistema pueden tener dos mínimos de energía, lo que significa que están en uno de dos estados diferentes. Estos dos mínimos se pueden usar para registrar datos: ceros y unos.
Para cambiar el sistema de "cero" a "uno" y viceversa, los científicos han sugerido utilizar corrientes de inyección que fluyan a través de una de las capas del superconductor. Proponen leer el estado utilizando la corriente que fluye a través delestructura completa. Estas operaciones se pueden realizar cientos de veces más rápido que medir la magnetización o la reversión de magnetización de un ferromagnet.
"Además, nuestro método requiere solo una capa ferromagnética, lo que significa que se puede adaptar a los llamados circuitos de lógica cuántica de flujo único, y esto significa que no habrá necesidad de crear una arquitectura completamente nueva para un procesador.Una computadora basada en lógica cuántica de flujo único puede tener una velocidad de reloj de cientos de gigahercios, y su consumo de energía será docenas de veces menor ", dijo Golubov.
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Materiales proporcionado por Instituto de Física y Tecnología de Moscú . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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