Forskere frigør potentialet for 2D-magnetiske enheder til fremtidig databehandling

Specifikt, "denne tunnelstrøm kan ikke kun kontrollere skiftretningen mellem to stabile spin-tilstande, men inducerer og manipulerer også skift mellem metastabile spin-tilstande, kaldet stokastisk skift," siger ZhuangEn Fu, en kandidatstuderende i Tians forskningslaboratorium og nu postdoc. stipendiat ved University of Maryland.

"Dette gennembrud er ikke bare spændende; det er yderst praktisk. Det bruger tre størrelsesordener mindre energi end traditionelle metoder, svarende til at bytte en gammel pære ud med en LED, hvilket markerer den som en potentiel game-changer for fremtidig teknologi," siger Tian. "Vores forskning kan føre til udviklingen af ​​nye computerenheder, der er hurtigere, mindre og mere energieffektive og kraftfulde end nogensinde før. Vores forskning markerer et betydeligt fremskridt inden for magnetisme ved 2D-grænsen og sætter scenen for nye, kraftfulde computerplatforme , såsom probabilistiske computere."

Traditionelle computere bruger bits til at gemme information som 0'ere og 1'ere. Denne binære kode er grundlaget for alle klassiske computerprocesser. Kvantecomputere bruger kvantebits, der kan repræsentere både "0" og "1" på samme tid, hvilket øger processorkraften eksponentielt.

"I vores arbejde har vi udviklet, hvad du kan tænke på som en sandsynlighedsbit, som kan skifte mellem '0' og '1' (to spin-tilstande) baseret på de tunnelstrømskontrollerede sandsynligheder," siger Tian. "Disse bits er baseret på de unikke egenskaber ved ultratynde 2D-magneter og kan kobles sammen på en måde, der ligner neuroner i hjernen for at danne en ny slags computer, kendt som en sandsynlighedscomputer."

"Det, der gør disse nye computere potentielt revolutionerende, er deres evne til at håndtere opgaver, der er utroligt udfordrende for traditionelle og endda kvantecomputere, såsom visse typer komplekse maskinlæringsopgaver og databehandlingsproblemer," fortsætter Tian. "De er naturligt tolerante over for fejl, enkle i design og fylder mindre, hvilket kan føre til mere effektive og kraftfulde computerteknologier."

Hua Chen, en lektor i fysik ved Colorado State University, og Allan MacDonald, en professor i fysik ved University of Texas-Austin, samarbejdede om at udvikle en teoretisk model, der belyser, hvordan tunnelstrømme påvirker spintilstande i de 2D magnetiske tunnelforbindelser. Andre bidragydere var fra Penn State University, Northeastern University og National Institute for Materials Science i Namiki, Tsukuba, Japan.

Flere oplysninger: ZhuangEn Fu et al., Tunneling af strømkontrollerede spintilstande i få-lags van der Waals-magneter, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47820-5

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af University of Wyoming