Suprajohteisia muistipiirejä

Tehokkaiden prosessorien energianhallinta ja jäähdytysvaatimukset ovat yksi suurimmista esteistä tietokoneiden edistykselle. Niinpä suprajohtavien kryogeenisten tietokoneiden kehittäminen näyttäytyy erityisen sopivana näiden ongelmien voittamiseksi.

Erityisesti nanomittakaavan pienen häviötehon muisti, joka voitaisiin integroida suprajohtavien piireiden kanssa, on ollut yksi hankalimmin voitattavista esteistä tämän tavoitteen saavuttamisessa.

University of Illinois at Urbana- Champaignin tutkijat ovat nyt kehittäneet uuden nanomittakaavan muistisolun, jolla on potentiaalia onnistuneelle integroinnille suprajohtavien prosessorien kanssa. Uusi tekniikka tarjoaa vakaata muistia pienempänä kokona kuin muut ehdotetut muistiratkaisut.

Aiemmat tarjokkaat, nimeltään 'single-flux kvantti' rakenteet tukeutuvat Josephson-liitoksiin ja induktiivisiin elementeihin. Nämä ovat mikrometrien alueella ja niiden miniaturisointia rajoittaa Josephson-liitosten ja geometrisen induktanssin koko.

Uudessa ratkaisussa ei tukeuduta enää suprajohtavan nanolankaisen silmukan geometriseen induktanssiin vaan kineettiseen induktanssiin.

Ratkaisu käsittää kaksi suprajohtavaa nanolankaa, jotka on kiinnitetty kahteen toisistaan eroavaan elektrodiin. Nanolangat ja elektrodit muodostavat epäsymmetrisen ja suljetun suprajohtavan silmukan, jota kutsutaan nanolankaiseksi squidiksi (SQUID). Kulkevan virran suunta silmukan läpi vastaa binäärikoodia ”0” tai ”1”.

Muistin tila kirjoitetaan soveltamalla tietyn suuruista oskilloivaa virtaa, tietyllä magneettikentällä. Muistin lukemiseksi tutkijat kasvattavat virtaa ja lukevat virran arvon, jolla suprajohtavuus tuhoutuu. Muistin tiloille ”0” tai ”1” kyseinen virta-arvo on erilainen.

”Koska kineettinen induktanssi kasvaa langan poikkileikkauksen mittojen pienetessä, nanolankainen squid-muistielementtejä voidaan pienentää edelleen, alueelle kymmeniä nanometrejä,” toteaa tutkimusta vetänyt Alexey Bezryadin yliopistonsa tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Hybridimuistia suprajohtavalle tietotekniikalle