Физики МГУ придумали, как ускорить память компьютера терагерцовым излучением

Исследователи кафедры общей физики и волновых процессов физического факультета МГУ продемонстрировали метод управления симметрией кристалла сульфида кадмия с помощью терагерцового излучения. Об исследовании сообзает пресс-служба вуза, результаты опубликованы в Physical Review B.

Современная электроника приближается к фундаментальным пределам по скорости и энергоэффективности, поэтому ученые ищут альтернативные технологии для хранения и передачи информации. Одним из перспективных направлений считается магнитная стрейнтроника — технология, которая использует магнитные материалы для записи данных.

Традиционная реализация требует механического контакта между пьезоэлектриком и магнитным материалом, что ограничивает скорость передачи информации частотами в диапазоне гигагерц. «Мы предложили отказаться от пьезоэлектрика и использовать для управления переполяризацией доменов терагерцовое излучение», — объясняет профессор Федор Потемкин, соавторов исследования.

Терагерцовый диапазон включает в себя резонансы молекулярных и атомных колебаний, позволяя напрямую воздействовать на симметрию кристаллов и анизотропию магнитных свойств материала.

В качестве модельного объекта ученые выбрали кристалл сульфида кадмия (CdS). Для наблюдения изменений симметрии использовался оригинальный метод, сочетающий оптическую технику «накачки-зондирования» и генерацию гармоник высокого порядка. Поскольку кристалл CdS обладает центральной симметрией, генерация четных гармоник (второй, четвёртой и т.д.) в нормальных условиях запрещена. Однако под действием терагерцового импульса симметрия нарушалась, и такие гармоники возникали.

В эксперименте на кристалл направлялся терагерцовый импульс, вызывающий временное изменение симметрии. Через заданный интервал времени следовал оптический импульс, инициирующий генерацию гармоник. Полученное излучение регистрировалось спектрометром, а изменяя временную задержку между импульсами, исследователи смогли проследить динамику процесса. Этот подход они назвали спектрохронографией.

Результаты превзошли ожидания: эффективность генерации оказалась в 10 раз выше по сравнению с предыдущими экспериментами. Более того, впервые была зафиксирована одновременная генерация четных гармоник в разных областях кристалла — вторая в зоне прозрачности CdS, а четвёртая — в зоне поглощения, что указывает на принципиально различные механизмы взаимодействия.

Это успешная проба пера, подтверждающая, что мы движемся в верном направлении. Комбинируя поля в разных спектральных диапазонах, можно гибко управлять структурной динамикой и добиваться максимального быстродействия.

Федор Потемкин, соавторов исследования

Преимущества предложенного метода впечатляют: энергозатраты на запись информации составляют всего 10⁻¹⁸ джоулей, технология устойчива к помехам и обеспечивает переключение на временных масштабах порядка пикосекунд — это в тысячу раз быстрее, чем в современной электронике.

Исследование, объединяющее достижения атомной, твердотельной и лазерной физики, открывает путь к созданию сверхбыстрой энергоэффективной электроники, которая может заменить существующие технологии уже в ближайшие годы.


Читать далее:

Ученые в тупике: «Уэбб» засек невозможный свет в галактике

Вселенная внутри черной дыры: наблюдения «Уэбба» подтверждают странную гипотезу

Миллионы «невидимых» людей: ученые нашли ошибку в оценке населения Земли

На обложке: Изображение от vecstock на Freepik, сведения о лицензии

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
ИИ впервые прошел тест Тьюринга: GPT-4.5 обманул людей в 73% случаев
Новости
В Сколково нашли способ увеличить емкость суперконденсаторов для электромобилей
Наука
ИИ ускорил поиск дефектов трубопроводов в 30 раз
Новости
Под пирамидами Гизы нашли «скрытый город», но с учеными согласны не все
Наука
В Земле нашли «червоточину»: что происходит с литосферой
Наука
Появились новые фото угрожающего Земле астероида
Космос
Российский ИТ-рынок замедляется: почему это происходит и что дальше
Новости
«Яндекс» запустил конкурента Google и ChatGPT: чем отличается и как работает
Новости
Трагедию с Xiaomi на автопилоте начали расследовать в Китае
Новости
Посмотрите, как выглядит самый быстрый пассажирский самолет в мире
Новости
Странная форма материи меняет планеты: как она повлияет на Землю
Космос
Новые фотодиоды в 10 раз чувствительнее аналогов: они пригодятся в медицине
Наука
В России создадут региональный совет по дронам: зачем он нужен
Новости
Государство компенсирует бизнесу 20% затрат на роботов: как работает система
Новости
Разработан маршрутизатор для фотонов: он объединит квантовые компьютеры в единую сеть
Наука
ИИ обнаружил два новых гена, которые влияют на риск ишемического инсульта
Наука
Создание изображений в стиле Ghibli привело к рекордной нагрузке на ChatGPT
Новости
Физики МГУ оценили потенциал фотонных процессоров для нейросетей
Новости
Телескоп НАСА для изучения ранней Вселенной сделал первые снимки
Космос
Путин подписал закон против кибермошенничества: что изменится для россиян
Новости