Группа ученых-физиков сделала важное открытие, которое может ускорить разработку электронных устройств нового поколения, потребляющих меньше энергии и генерирующих меньше тепла. Открытие связано с применением сложных квантовых свойств электронов — а именно, спиновым состоянием электронов.

Фото: phys.org

Впервые в мире ученые под руководством команды физиков британского университета Лидса объявили о создании «спинового конденсатора», способного генерировать и удерживать спиновое состояние электронов в течение нескольких часов. Для сравнения — все предыдущие попытки удерживали данное состояние лишь на долю секунды.

Конденсаторы в электронных устройствах используются для накопления энергии в форме электрического заряда. Спиновый конденсатор является разновидностью этой идеи — он накапливает не только заряд, но и спиновое состояние группы электронов. По сути, он «замораживает» спиновое положение каждого электрона.

Способность улавливать спиновое состояние открывает возможности для создания инновационных устройств, которые смогут чрезвычайно эффективно хранить информацию, что существенно уменьшит их размер. К примеру, спиновый катализатор размером в 1 дюйм (6,5 квадратных сантиметров) сможет хранить 100 терабайт данных.

Как известно, традиционные компьютеры кодируют и хранят информацию в виде последовательностей битов (единиц и нулей) на жестком диске. В случае квантовой технологии спиновые конденсаторы могут записывать и читать информацию, закодированную в спиновое состояние электронов при помощи света или электрических полей.

«Это небольшой, но очень важный прорыв в направлении, которое может стать революцией в электронике», — считает руководитель исследования, профессор Оскар Сеспедес (Oscar Cespedes).

«До 70% энергии электронных устройств расходуется при нагревании (…). В результате мы наблюдаем огромные потери энергии».

При использовании квантовых эффектов тепловые потери можно свести на нет, что обеспечит более эффективное и рациональное использование существующих технологий, потребляющих гораздо меньше электроэнергии.

«Наше исследование демонстрирует, что устройства будущего могут быть основаны не на магнитных жестких дисках. Вместо этого они будут оснащены спиновыми конденсаторами, приводимыми в действие при помощи света. Это сделает их очень быстрыми и чрезвычайно экономичными» — объясняет участник исследования Мэттью Роджерс (Matthew Rogers) из Лидского университета.

Авторы опубликованного в журнале Science Advances исследования считают, что в будущем достигнутые ими результаты смогут использоваться для создания устройств, способных удерживать спиновое состояние в течение продолжительных периодов времени.

Источник

Реклама на Компьютерре