В МФТИ придумали, как ускорить компьютеры в тысячи раз

Ученые из МФТИ и их коллеги из Германии и Нидерландов нашли способ значительно увеличить скорость работы компьютеров: они предложили использовать так называемые Т-лучи, терагерцевое излучение, которое может переключать ячейки компьютерной памяти в тысячи раз быстрее, чем воздействие магнитного поля, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Photonics.

Быстрый рост объема цифровых данных и сложности вычислительных задач вынуждают создателей компьютеров непрерывно увеличивать скорость вычислений. Многие эксперты считают, что классические компьютеры уже подходят к пределам роста быстродействия, поэтому ученые по всему миру ищут принципиально новые вычислительные технологии. Одно из узких мест современных вычислительных машин — память, на каждую операцию записи и перезаписи одной магнитной ячейки нужно время. Сократить время этого цикла очень сложно.

Себастиан Байерл (Sebastian Baierl) из Университета Регенсбурга, Анатолий Звездин, Алексей Кимель из Университета Неймегена (Нидерланды) и МИРЭА и их коллеги предложили использовать для переключения памяти не магнитные поля, а импульсы терагерцевого излучения — так называют электромагнитное излучение в диапазоне между инфракрасным и СВЧ-диапазоном с длиной волны около 0,1 мм. Его используют, например, в установках для сканирования в аэропортах: Т-лучи не вредны для организма, но позволяют легко «увидеть» под одеждой оружие и взрывчатку.

Ученые решили провести эксперимент со слабым ферромагнетиком — ортоферритом тулия (TmFeO₃), чтобы проверить, насколько подходят Т-лучи на роль переключателя состояний «магнитных битов» в этом материале. Магнитное поле в ферромагнетиках создается за счет определенной ориентации спинов — магнитных моментов атомов в микрокристаллах (доменах). Чтобы поменять эту ориентацию, нужно внешнее магнитное поле.

Однако эксперимент показал, что терагерцевое излучение переводит ионы тулия в возбужденное состояние и меняет магнитные свойства и ионов железа, и ионов тулия, причем его воздействие почти в 10 раз сильнее внешнего магнитного поля. Таким образом, исследователи получили очень быстрый и действенный метод «перемагничивания» — хорошую «базу» для создания сверхбыстрой памяти.