Shkencëtarët zbuluan një veti themelore të magnetizmit

Industria e elektronikës për kompjuterë rritet krah për krah me zvogëlimin e madhësisë së qarqeve të integruara. Pavarësisht se është thelbësor për të rritur fuqinë llogaritëse, miniaturizimi bëhet sfidues. Një alternativë e mundshme për këtë është përdorimi i magnetizmit, i cili mund të mbajë zhvillimin e kompjuterëve më të lirë dhe më të fuqishëm.

Një zbulim i ri nuk është një recetë e drejtpërdrejtë për të bërë një kompjuter të bazuar në magnetizëm. Në vend të kësaj, shkencëtarët nga Instituti Niels Bohr (NBI), Universiteti i Kopenhagës zbuluan një veti magnetike themelore që mund të kontrollohet për të dizajnuar kompjuterë të bazuar në magnetizëm. Zbulimi mund të çojë në zhvillimin e një gjenerate të re kompjuterësh më të fuqishëm dhe më pak të nxehtë.

Kompjuteri funksionon duke dërguar një rrymë të vogël elektrike përmes një mikroçipi. Përveç transportimit të informacionit, rryma mund të kontribuojë gjithashtu në ngrohjen e çipit. Paketimi i ngushtë i disa komponentëve mund të çojë gjithashtu në një problem ngrohjeje. Kjo është një nga arsyet pse ne kemi arritur kufirin se sa mund t’i tkurni komponentët. Një kompjuter i bazuar në magnetizëm do të shmangte problemin e mbinxehjes.

Kim Lefmann shpjegon, “Është e vërtetuar mirë se mund të lëvizni pozicionin e murit të domenit duke aplikuar një fushë magnetike. Fillimisht, muri do të reagojë në mënyrë të ngjashme ndaj një objekti fizik që i nënshtrohet gravitetit dhe do të përshpejtohet derisa të ndikojë në sipërfaqen e poshtme. Megjithatë, ligje të tjera zbatohen për botën kuantike.”

“Në nivelin kuantik, grimcat nuk janë vetëm objekte, por janë edhe valë. Kjo vlen edhe për një kuazi-grimcë të tillë si një mur domeni. Vetitë e valës nënkuptojnë se nxitimi ngadalësohet ndërsa muri ndërvepron me atomet në mjedis. Së shpejti, nxitimi do të ndalet plotësisht dhe pozicioni i murit do të fillojë të lëkundet.”

Elektronet ndjekin një fenomen të ngjashëm. Në këtë rast, ajo njihet si lëkundjet e Bloch. Në vitin 1996, fizikanët teorikë zviceranë sugjeruan se ekziston një paralele me lëkundjet e Bloch. Tani, shkencëtarët e konfirmuan atë hipotezë duke studiuar lëvizjen e mureve të domenit në materialin magnetik CoCl2 ∙ 2D2O.

Kim Lefmann tha: “Ne e kemi ditur për një kohë të gjatë se do të ishte e mundur të verifikohej hipoteza, por gjithashtu kuptuam se do të kërkonte akses në burimet e neutroneve. Në mënyrë unike, neutronet reagojnë ndaj fushave magnetike pavarësisht se nuk janë të ngarkuar elektrikisht. Kjo i bën ato ideale për studime magnetike.”

Burimet e neutroneve janë instrumente shkencore në shkallë të gjerë. Janë vetëm rreth njëzet objekte që ekzistojnë globalisht. Gjithashtu, konkurrenca për kohën e traut është e ashpër.

Shkencëtarët në këtë studim arritën të merrnin të dhëna të mjaftueshme për të kënaqur redaktorët e Nature Communications.

Lefmann tha, “Ne kemi pasur kohë rreze në NIST në SHBA dhe ILL në Francë, respektivisht. Për fat të mirë, kushtet për kërkimin magnetik do të përmirësohen shumë pasi ESS (European Spallation Source, red.) të bëhet funksionale në Lund, Suedi. Jo vetëm që shanset tona për kohën e rrezeve do të bëhen më të mira pasi Danimarka është bashkëpronar i objektit. Cilësia e rezultateve do të bëhet afërsisht 100 herë më e mirë, sepse ESS do të jetë një burim i fuqishëm neutron.”

“Për të sqaruar, edhe pse është e përfshirë mekanika kuantike, një kompjuter i bazuar në magnetizëm nuk do të ishte një lloj kompjuteri kuantik.

“Në të ardhmen, kompjuterët kuantikë pritet të jenë në gjendje të trajtojnë detyra jashtëzakonisht të ndërlikuara. Por edhe atëherë, do të na duhen ende kompjuterë konvencionalë për llogaritje më të zakonshme. Kjo është ajo ku kompjuterët e bazuar në magnetizëm mund të bëhen alternativa të rëndësishme si më të mirë se kompjuterët aktualë.”