Sata kertaa nopeampi muisti

Joukko tutkijoita Moskova Institute of Physics and Technologystä (MIPT) ja Moskovan State Universitystä (MSU) ovat kehittämässä täysin uudenlaista muistisolua, joka perustuisi suprajohteisiin.

Tutkijoiden ehdottamassa menettelyssä "ei ole mitään tarvetta aikaa vievälle magnetoinnin ja demagnetoinnin prosesseille. Tämä tarkoittaa, että luku- ja kirjoitustoiminta kestää vain muutaman sata pikosekuntia, kun tavanomaisilla menetelmillä ne kestävät satoja tai tuhansia kertoja pidempään", toteaa tutkimuksen vastaava vetäjä Alexander Golubov.

MIPT:n Laboratory of Quantum Topological Phenomena in Superconducting Systemsin johtaja Golubov ja hänen kollegansa ovat esittäneet luoda perustason muistisoluja, jotka perustuvat kvanttivaikutuksiin suprajohteen kerrosrakenteissa eli Josephson-liitoksissa, jossa elektronit pystyvät tunneloitumaan suprajohteen yhdestä kerroksesta toiseen.

Kerrosrakenteisia Josephson-liitoksia ja ferromagneetteja tutkitaan jo nykyään muistielementteinä, joissa informaatio koodataan ferromagneetin magneettikentän vektorin suuntaan.

Tämän prosessin puutteina on muistielementtien heikko tiheys, mikä vaatii ylimääräistä ketjua tuomaan lisävarausta soluun. Lisäksi magnetointivektoria ei voi muuttaa nopeasti, mikä rajoittaa kirjoitusnopeutta.

MIPT ja MSU:n fyysikot ehdottavat datan koodaukseen Josephson-solussa käytettäväksi suprajohtavan virran arvoa. Kehittämäänsä liitostekniikkaa käyttäen tutkijat havaitsivat, että tietyillä pituus- ja poikittaismitoilla systeemin kerroksilla saattaa olla kaksi energiaminimiä.

Tilan vaihtamiseen tutkijat ehdottavat käyttää injektiovirtaa, joka kulkee yhden suprajohdekerroksen läpi. Lukemiseen ehdotetaan virtaa, joka kulkee koko rakenteen läpi. Nämä toiminnot voidaan suorittaa satoja kertoja nopeammin kuin mittaamalla magnetointia tai kääntää ferromagneetin magnetointia.

"Lisäksi meidän menetelmä vaatii vain yhden ferromagneettisen kerroksen, eli se voidaan sovittaa ns. yhden vuon kvanttilogiikan piiriksi, mikä tarkoittaa, ettei ole mitään tarvetta luoda kokonaan uutta arkkitehtuuria prosessorille. Tietokone, joka perustuu yhden vuon kvanttilogiikkaan voi toimita satojen gigahertsien kellotaajuudella ja sen virrankulutus on kymmeniä kertoja pienempi", toteaa Golubov yliopistonsa tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Hybridimuistia suprajohtavalle tietotekniikalle