Создан первый образец магнонной голографической памяти

Специалисты Калифорнийского университета и Института радиотехники и электроники РАН представили память, способную считывать и записывать информацию намного быстрее, а хранить — куда плотнее, чем в нынешних винчестерах.

Группа российских и американских учёных под общим руководством Александра Хитуна из Калифорнийского университета в Риверсайде (США) представила новый вид запоминающего устройства, работа которого основана на интерференции спиновых волн. Информация в них хранится в виде магнитных битов, но, в отличие от НЖМД, считывается одновременно как голографические изображения.

Первый прототип магнонной голографической памяти (фото UC Riverside).

Поскольку длина спиновых волн много короче длины волн видимого света, плотность хранения в такой памяти потенциально значительно выше, чем в системах, основанных на оптических голограммах, ранее рассматривавшихся той же IBM в качестве возможной памяти завтрашнего дня.

Обычная голография разбивает используемый ею лазерный луч на две части, объектную и опорную. Объектная облучает интересующий нас объект, и отражённый свет посылается к детектору (или фотоплёнке), где воссоединяется с опорным лучом. Детектор записывает интерференцию между двумя лучами, и именно эта информация затем используется для создания 3D-образа объекта.

Но плотность хранения информации для оптических голограмм ограничена тем, что длина волны видимого света составляет примерно 500 нм. Объединённая научная группа, представляющая специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде и Института радиотехники и электроники РАН им. В. А. Котельникова, создала голографическую память на базе спиновых волн, длина которых может быть уменьшена до нанометровых масштабов, что сулит нам плотность записи информации в терабит на квадратный сантиметр.

Первый прототип такой магнонной голографической памяти, созданный учёными, включает два магнита шириной в 360 мкм каждый, соединённых магнитной проволокой. Данные хранятся на устройстве в виде ориентации магнитных моментов магнита. Состояние «00», например, соответствует ориентации обоих магнитов вдоль оси X, а «01» — ориентации первого магнита по оси X, а второго — вдоль оси Y.

Ввод и вывод спиновых волн осуществляется по ещё трём магнитным проволокам, соединённым с каждым из микромагнитов. Сами волны создаются приложением электрического тока к крохотным антеннам, соединённым с проволочками, и те же антенны используются как детекторы спиновых волн.

Может показаться, что устройство, по сути, основанное на паре магнитных битов, для 2014 года — не такой уж и прорыв. Однако голографическая природа записи означает, что так можно считывать и записывать одновременно огромное количество данных — если использовать большие наборы таких магнитных битов. Это решительно отличает технологию от сегодняшних винчестеров, где данные считываются последовательно, сначала с одного магнитного бита, потом со следующего, и так далее. Применённые спиновые волны имеют длину 10 нм, то есть в принципе плотность записи может значительно превзойти параметры современных жёстких дисков.

Схема (а) внутреннего устройства прототипа магнонной памяти и (b) элементов генерации спиновых волн (иллюстрация A. Khitun et al.).

После первого довольно громоздкого прототипа группа г-на Хитуна создала второй, магниты которого в 30 раз меньше — по 12 мкм каждый. Моделирование показало, что размер устройства можно уменьшить до 10 нм. Сейчас учёные заняты разработкой устройства записи и хранения информации, основанного на матрице из 16 магнитных битов.

Препринт исследования можно полистать сами знаете где.

Подготовлено по материалам Physicsworld.Com.