Antiferromagnetiske materialer tillader behandling ved terahertz-hastigheder

I højhastighedsfiberoptik, det er ofte sådan, at enten kan transmissionsmediets båndbredde ikke følge med datastrømmen, eller også kan dataene simpelthen ikke behandles hurtigt nok. Så ryster billedet, eller opløsningen skaleres midlertidigt ned, og tv-seere må nøjes med billeder i lavere opløsning. Snart, så lav båndbredde kunne høre fortiden til. Forskere ved Det Tjekkiske Videnskabsakademi, sammen med deres kolleger på Mainz University, har opdaget en måde at dramatisk øge databehandlingshastigheder med omkring 100 gange op til terahertz-hastigheder.

Generelt, datahukommelse og lagring er afhængig af brugen af ​​ferromagnetiske materialer. Imidlertid, disse er forbundet med to ulemper. Først, arealtætheden og, dermed, lagerkapaciteten af ​​disse materialer er begrænset, da de når naturlige grænser. Dette skyldes, at hver bit information er gemt i en slags lille stangmagnet, som hver repræsenterer et nul eller et afhængigt af dets justering. Men hvis disse stangmagneter er placeret for tæt på hinanden, de begynder at påvirke hinanden. Det andet problem er, at der også er begrænsninger på hastighederne, hvormed data kan skrives til denne type lagringsmedie. Det er ikke muligt at gå hurtigere end gigahertz-hastigheder uden enorme energiforbrug.

Men dette er ikke tilfældet med antiferromagnetisk hukommelse, som kan skrives med en meget højere tæthed, fordi stangmagneterne altid er justeret skiftevis, og har derfor ingen indflydelse på hinanden. Det betyder, at de kan gemme betydeligt flere data og tillade meget hurtigere skrivehastigheder.

Antiferromagnetisk hukommelse giver mulighed for terahertz-behandlingshastigheder

"Hvis du vil sende oplysninger, såsom levende billeder af en fodboldkamp, du sender dette i form af lys, der kan transmitteres af fiberoptiske kabler, " forklarede professor Jairo Sinova, Leder af Interdisciplinary Spintronics Research Group (INSPIRE) ved Johannes Gutenberg University Mainz. "Da dette er muligt ved frekvenser i terahertz-området, det sker ekstremt hurtigt. På nuværende tidspunkt modtagehastigheden skal sænkes for at blive behandlet af computeren eller fjernsynet, fordi disse enheder behandler og lagrer data ved hjælp af el-baserede teknikker, og hastigheden, som disse opererer med, er kun et par hundrede gigahertz. Vores antiferromagnetiske hukommelseskoncept er nu i stand til at arbejde direkte med data, der sendes med hastigheder i terahertz-området." Det betyder, at signalet ikke længere skal bremses af enheden. I stedet, det kan også behandles ved terahertz-hastigheder af computeren eller tv'et.

Forskerne udførte den indledende forskning tilbage i 2014. De førte en elektrisk strøm gennem antiferromagneterne og var således i stand til at justere de små lagerenheder på passende måde. De brugte oprindeligt et kabel til dette, en ret langsom forbindelsesmetode. "I stedet for kablet, vi bruger nu en kort laserpuls til at inducere en elektrisk strøm. Denne strøm justerer stangmagneterne, med andre ord, deres spin-øjeblikke, " sagde Sinova. I stedet for at bruge kabler, den nye hukommelse fungerer trådløst, og i stedet for at kræve jævnstrøm, effekterne genereres nu ved hjælp af lys. Takket være dette, forskerne var i stand til at øge hastigheden dramatisk, således opfylder de krav, der er nødvendige for at gøre det muligt for fremtidige brugere at se uden uro, billeder i ultrahøj opløsning.