Suprajohtava muistibitti lähelle fysiikan sallimaa minimienergiaa27.10.2026
Nyt tutkijat ovat osoittaneet, että yllättävän lähelle on mahdollista päästä. Nature Communications -lehdessä julkaistu tutkimus esittelee suprajohtavan muistibitin, joka toimii käyttämällä vain noin viisinkertaisen määrän energiaa Landauerin rajaan verrattuna, joka on teoreettinen vähimmäisenergiamäärä yhden informaatiobitin poistamiseen. Perinteisten elektronisten komponenttien sijaan tutkijat tallensivat informaatiota suprajohtavaan magneettiseen pyörteeseen, joka muodostuu tiettyjen materiaalien sisään, kun ne jäähdytetään erittäin alhaisiin lämpötiloihin. Tutkimusryhmä vangitsi yhden pyörteen kahden vakaan aseman väliin, jotka sitten edustavat yhtä bittiä informaatiota. ”Työmme mittaa suprajohtavan pyörrepohjaisen muistibitin käyttämiseen tarvittavaa energiaa”, sanoo Heprealaisen yliopiston tutkija, tohtori Yonathan Anahory, joka johti tutkimusta yhdessä Nofar Fridmanin kanssa. ”Havaitsimme, että se voi toimia noin viisinkertaisella energialla Landauerin rajaan verrattuna, mikä tuo sen huomattavan lähelle fysiikan sallimaa minimiä.” Tämän luvun suhteuttamiseksi nykyaikainen tietokone tarvitsee tyypillisesti yli miljoonakertaisesti aikaenergiaa saman operaation suorittamiseen. Näin pienen energiamäärän mittaaminen ei ollut helppo tehtävä. Sen sijaan, että tutkijat olisivat yrittäneet havaita liikkuvan pyörteen vapauttaman pienen lämmön aiheuttamaa lämpötilan nousua, he seurasivat sen magneettista vastetta ultraherkän SQUID-on-tip-mikroskoopin avulla. ”Pyörrevirta on poikkeuksellisen pieni ja herkkä kappale, joten sen liikkeen aiheuttaman energian mittaaminen on suuri kokeellinen haaste”, Fridman sanoi. ”Seuraamalla sen magneettista vastetta pystyimme vertaamaan sen energiakustannuksia informaationkäsittelyn perusrajoituksiin.” Tutkijat korostavat, että laite on vielä kokeellinen. Se toimii vain noin 4 kelvinin ( Kvanttitietokoneet toimivat kuitenkin jo vastaavissa kryogeenisissä lämpötiloissa. Tulevaisuudessa tällaiset laitteet voisivat tarjota energiatehokkaan tavan tallentaa klassista tietoa näihin järjestelmiin. Aiheesta aiemmin: |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Joka kerta, kun tietokone tallentaa tai poistaa tietoa, se kuluttaa energiaa. Määrä on pieni yksittäisen toiminnon tasolla, mutta näitä toimintoja tapahtuu miljardeja kertoja sekunnissa. Vuosikymmenten ajan tiedemiehet ovat miettineet, kuinka vähän energiaa muistipiiri voi käyttää ennen kuin se saavuttaa fysiikan lakien asettaman perustavanlaatuisen teoreettisen rajan.