Финские учёные создали основу для квантовой электроники — спинтронных процессоров и чипов памяти, которым не нужен ток

Такая электроника не нагревается и потребляет крайне мало энергии.



Сотрудники Университета Аалто в Хельсинки создали особую разновидность оптического резонатора Фабри — Перо, которая позволяет организованно менять спин частиц в твёрдых веществах. Создавая волны изменений спина в материале, можно сохранять в нём данные или проводить вычисления. Подробности работы учёные изложили в Nature.

Все существующие компьютеры работают на электрическом токе. В процессоре, оперативной памяти, накопителе организованно движутся электроны, порождая бинарный код из нулей и единиц: нет заряда, есть заряд. Из-за этого движения электронов компьютеры потребляют энергию (им нужны всё новые электроны) и нагреваются (ток «трётся» о проводник).

Решить эти проблемы можно, если использовать вместо электрического тока волны изменения спина — одного из квантовых свойств частиц. В данном случае можно понимать спин как ориентацию частицы в пространстве, и особенность его в том, что частица может «смотреть» только вверх или вниз. Меняя спин туда-обратно, можно задавать привычный бинарный код из нулей и единиц.

В спиновой электронике частицы всегда стоят на месте, а сигналы передаются волнами переключения спина — как у футбольных болельщиков на стадионе. Этот процесс почти не потребляет энергии, не нагревает проводник и может работать на частоте в 30 раз выше нынешних процессоров.

Изобретение финских учёных позволяет делать спинтронные процессоры и память размером в сотни нанометров, чего достаточно для чипов. По словам одного из учёных, устройство довольно просто создать на основе оптического резонатора Фарби — Перо, но сама идея изобретения нетривиальна и требует особо чистых материалов.