Süperiletken nanotel bellek hücresi, minyatür teknoloji

Anonim

Isı yayılımı olmadan yüksek hızlarda hesaplamalar yapacak süperiletken bir bilgisayar geliştirmek, 1950'lerden bu yana çeşitli araştırma ve geliştirme girişimlerinin hedefi olmuştur. Böyle bir bilgisayar, enerji akımı süper bilgisayarlarının bir kısmının tüketmesini gerektirecek ve çok daha hızlı ve daha güçlü olacaktır. Bu doğrultuda son 65 yıldaki umut verici ilerlemelere rağmen, minyatür düşük dağılım hafızalarını geliştirmek de dahil olmak üzere önemli engeller devam etmektedir.

Urbana-Champaign'daki Illinois Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, süper-iletken işlemcilerle başarılı entegrasyon için muazzam bir vaat veren yeni bir nano ölçekli bellek hücresi geliştirdiler. Stony Brook'daki New York Eyalet Üniversitesi'nde teorik fizik profesörü olan Dmitri Averin işbirliği ile Fizik Alexey Bezryadin ve yüksek lisans öğrencisi Andrew Murphy tarafından oluşturulan yeni teknoloji, diğer bellek cihazlarından daha küçük boyutta sabit bellek sağlıyor..

Cihaz, elektron demeti litografisi kullanılarak "yazılı" olan iki eşit olmayan aralıklı elektrotlara bağlanan iki süper-iletken nanotel içermektedir. Nanoteller ve elektrotlar, bir nanowire 'SQUID' (süper iletken kuantum parazitleme cihazı) adı verilen asimetrik, kapalı bir süper iletken döngü oluşturur. Döngüden akan akım yönü, saat yönünde veya saat yönünün tersine, ikili kodun "0" veya "1" e eşittir.

Bellek durumu, belirli bir manyetik alanda, belirli bir büyüklükte salınım akımı uygulanarak yazılır. Hafıza durumunu okumak için bilim adamları akımı artırır ve süperiletkenliğin yok olduğu mevcut değeri tespit eder. Bu tür yıkım veya kritik akımın "0" veya "1" olmak üzere iki bellek durumu için farklı olduğu ortaya çıkıyor. Bilim adamları hafıza stabilitesini test ettiler, devlet okumasını ertelediler ve hafıza kaybıyla ilgili hiçbir örnek bulamadılar. Ekip bu deneyleri, süper-iletken Mo75Ge25'ten yapılmış iki nanotel SQUIDS üzerinde, moleküler sıcaklama adı verilen bir yöntem kullanarak gerçekleştirdi. Sonuçlar 13 Haziran 2017 Yeni Fizik Dergisi'nde yayınlandı.

Bezryadin, "Bu çok heyecan verici. Bu tür süperiletken bellek hücreleri, onlarca nanometre aralığına kadar küçültülebilir ve diğer önerilen çözümler ile aynı performans sorunlarına tabi değildir."

Murphy ekliyor: "Ölçeklendirilmiş süperiletken bir bellek hücresi yaratmaya yönelik diğer çabalar, sahip olduğumuz ölçeğe erişemedi. Süperiletken bir bellek aygıtının, artık standart bellekten daha ucuz olması gerekiyordu ve yoğun, küçük olması gerekiyordu. ve hızlı."

Şimdiye kadar, 'tek akımlı quanta' cihazları olarak adlandırılan en umut verici süper hesaplama bellek aygıtları, Josephson kavşaklarından ve endüktif elemanlardan oluşan devreleri manipüle etmeye dayanıyor. Bunlar mikrometre aralığındadır ve bu cihazların minyatürizasyonu Josephson bağlantılarının boyutu ve geometrik indüktansları ile sınırlıdır. Bunlardan bazıları ayrıca, bilgiyi kodlamak için ferromanyetik bariyerler gerektirmektedir; burada Bezryadin ve Murphy'nin cihazı herhangi bir ferromanyetik bileşen gerektirmez ve manyetik alan çaprazlaşmasını ortadan kaldırır.

Bezryadin, "Kinetik endüktans telin kesitsel boyutlarının azalmasıyla arttığından nanowire SQUID hafıza elemanlarının daha fazla, onlarca nanometre aralığına azaltılabilir" diye devam ediyor.

Araştırmacılar, iki ikili durumun enerjilerinin eşit veya eşit olduğu durumlarda bu cihazın çok düşük bir enerji dağılımı ile çalışabileceğini iddia ediyorlar. Bu tür işlemler için teorik model, Averin ile işbirliği içinde geliştirilmiştir. Eşit enerjili devletler arasındaki geçiş, ya kuantum tünelleme yoluyla ya da devletler arasındaki çoklu sıçramalardan oluşan adyabatik süreçlerle sağlanacaktır.

Gelecekteki çalışmalarda Bezryadin, anahtarlama zamanının ölçümlerini ele almayı ve nanotel mürekkeplerinin daha büyük dizilerini bellek elemanlarının dizileri olarak çalışmayı planlamayı planlamaktadır. Ayrıca, 4 Kelvin'de çalışacak bir bellek devresi hedefi ile daha yüksek kritik sıcaklıklara sahip süperiletkenleri de test edecekler. Mikrodalga darbeleri kullanılarak hızlı operasyonlar gerçekleştirilecektir.

menu
menu