Nieuwe Ontdekking Brengt Ultrasnelle Laser-aangedreven 'Magnetische RAM' Dichterbij

Wetenschappers hebben een nieuwe mechanisme ontdekt waarbij een geconcentreerde laserstraal de magnetische toestand van een vast materiaal kan veranderen. De bevinding zou op een dag kunnen worden toegepast in ultrasnelle computergeheugens, aldus de onderzoekers.

De wetenschappers hebben een nieuwe vergelijking opgesteld die de link beschrijft tussen de amplitude van het magnetische veld van licht, de frequentie ervan en de energieabsorptie-eigenschappen van een magnetisch materiaal. De bevindingen zijn gepubliceerd in een studie in het tijdschrift Physical Review Research.

De vergelijking is 'volledig nieuw en ook heel elementair', aldus mede-auteur van de studie, Amir Capua, een natuurkundeprofessor aan de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem. Hoewel de ontdekking voortbouwt op het gebied van 'magneto-optica', vertegenwoordigt dit een nieuw paradigma omdat wetenschappers niet eerder begrepen dat het magnetische component van een snel oscillerende lichtgolf magneten kan controleren. De vergelijking beschrijft de kenmerken van deze interactie.

Computergeheugen maakt gebruik van miniatuurelektromagneten die gemagnetiseerd zijn met spanning om de binaire toestanden 'aan' of 'uit' te coderen, die door een processor worden gelezen en geïnterpreteerd als 1 of 0. De meest voorkomende vorm van computergeheugen, zoals die in laptops of telefoons, komt in de vorm van dynamisch willekeurig toegankelijk geheugen (DRAM). Dit is vluchtig, wat betekent dat wanneer de stroom wordt uitgeschakeld, alle gegevens verloren gaan, maar het is gemakkelijker te ontwerpen, maakt gebruik van gangbare materialen en heeft lage foutenpercentages - en die paar fouten zijn gemakkelijk te detecteren en te corrigeren.

De nieuwe bevinding is relevanter voor een technologie genaamd magnetoresistief willekeurig toegankelijk geheugen (MRAM), dat een niet-vluchtig geheugen is dat vaker wordt gebruikt in ruimtevaartuigen, evenals militaire en andere industriële toepassingen. De technologie zou kunnen leiden tot MRAM-componenten die sneller en efficiënter zijn dan de huidige state-of-the-art RAM-eenheden.

Het kan ook op een dag leiden tot kwantumgeheugen voor kwantumcomputers, waarbij een lichtbundel een magnetische bit kan vastzetten in een superpositie van de twee toestanden - net zoals qubits werken in kwantumcomputers. Zelfs al is dat buiten de precisietechniek van vandaag, zei Capua dat de bevindingen van zijn team zouden kunnen leiden tot de ontdekking van materialen die ooit in dergelijke technologie kunnen worden gebruikt.

Het kan ook gedigitaliseerde geheugensystemen energiezuiniger maken door het apparaat meer controle te geven over de sterkte en duur van de lichtbundel en de effecten ervan. 'De duur van de optische bundel en zijn energie kunnen worden gekozen om het schrijfvermogen te verminderen. Uiteraard verbruikt het apparaat geen energie wanneer het inactief is, aangezien magnetische geheugens niet-vluchtig zijn', aldus Capua.