Российские ученые хотят создать сверхбыструю память
Группа ученых МФТИ и МГУ предложила принципиально новый тип ячеек памяти на основе сверхпроводников - такая память может работать в сотни раз быстрее, чем распространенные сегодня типы запоминающих устройств.
Предложенная учеными из лаборатории топологических квантовых явлений в сверхпроводящих системах МФТИ и МГУ схема работы ячейки памяти не требует затрат времени на процессы намагничивания и размагничивания. Благодаря этому операции чтения и записи занимают лишь сотни пикосекунд, в зависимости от материалов и геометрии конкретной системы, в то время как традиционные схемы требуют в сотни и даже тысячи раз больше времени, утверждают разработчики.
Ученые предлагают делать элементарные ячейки памяти на основе квантовых эффектов в "сэндвичах" сверхпроводник - диэлектрик (или другой материал) - сверхпроводник, предсказанных в 1960-е годы британским физиком Брайаном Джозефсоном. Электроны в таких "сэндвичах" (их называют "контактами Джозефсона") могут туннелировать из одного слоя сверхпроводника в другой, проходя сквозь диэлектрик как мячики пролетают сквозь дырявую стену.
Группа физиков из МФТИ и МГУ предложила кодировать данные в джозефсоновских ячейках в величине тока сверхпроводимости. Изучая контакты сверхпроводник-нормальный металл/ферромагнетик-сверхпроводник-барьер-сверхпроводник, ученые обнаружили, что при определенных продольных и поперечных размерах слоев система может иметь два минимума энергии, а значит находиться в одном из двух различных состояний. Эти два минимума можно использовать для записи данных - нулей и единиц.
Для переключения системы из "нуля" в "единицу" и обратно ученые предлагают использовать инъекционные токи, протекающие через один из слоев сверхпроводника. Считывать же состояние предлагается с помощью тока, который проходит через всю структуру. Эти операции требуют в сотни раз меньше времени, чем измерения намагниченности или перемагничивания ферромагнетика.
Для предложенной схемы требуется только один слой ферромагнетика, что позволяет адаптировать ее к так называемым одноквантовым логическим схемам. Компьютер, основанный на одноквантовой логике, может иметь тактовую частоту в сотни гигагерц, при том, что его энергопотребление ниже в десятки раз.
