ساخت سوپرکامپیوترهای بدون اتلاف انرژی امکان پذیر است

در طول بیش از 70 سال پردازش اطلاعات در کامپیوترها از طریق ایجاد و انتقال سیگنال های الکتریکی انجام شده است که مستلزم دریافت انرژی و آزادسازی آن به صورت گرما است. این آزادسازی انرژی منجر به افزایش دمای اجزای تشکیل دهنده کامپیوتر شده و بهره گیری از سیستم های خنک کننده پیچیده را به امری ضروری بدل کرده است. مدیریت گرما یکی از بزرگترین چالش های کوچک سازی سیستم های کامپیوتری است.

اکنون محققان نشان دادند که با استفاده از مواد خاصی می توان اطلاعات مغناطیسی را بدون اتلاف انرژی به صورت الکتریکی منتقل کرد. 

معمولا برای ذخیره اطلاعات از مواد مغناطیسی استفاده می شود. اطلاعات کدگذاری شده مغناطیسی را اساسا می توان با استفاده از ویژگی های مغناطیسی الکترون ها بدون ایجاد گرما منتقل کرد. ترکیب قابلیت انتقال بار بدون اتلاف در ابررسانا با قابلیت انتقال الکترونیکی اطلاعات به عنوان علم اسپینترونیک شناخته می شود و زمینه ساز فناوری های جدید تبادل اطلاعات با صرف انرژی بسیار کم است. 

چالش اصلی این رویکرد این است که در ابررساناهای متداول، جریان الکتریکی توسط دو الکترون با گشتاورهای مخالف ایجاد می شود. این جفت الکترون ها غیرمغناطیسی هستند و قابلیت حمل اطلاعات مغناطیسی را ندارند. اما حالت مغناطیسی زمانی ایجاد می شود که گشتاور هر دو الکترون همراستا باشد. 

اکنون محققان با استفاده از ماده ای متشکل از آلمینیوم و سولفید یوروپیوم نشان دادند که می توان جفت الکترون هایی با گشتاور همراستا را تولید و شناسایی کرد. 

امکان انتقال اطلاعات کدگذاری شده مغناطیسی بدون اتلاف، امکان ساخت سیستم های کامپیوتری بسیار کوچک تر با مصرف انرژی کمتر و بدون نیاز به سیستم های خنک کننده را فراهم می کند و گامی بزرگ در پیشرفت فناوری اطلاعات محسوب می شود.

گزارش کامل این تحقیقات در نشریه Nature Communications منتشر شده است.