Микропроцессоры на основе спинов будут потреблять гораздо меньше энергии

   Микрочипы, обрабатывающие информацию без перемещения электронов, могут привести к новому поколению компьютеров с ультра-низким энергопотреблением. Такие микрочипы при работе вместо электрического тока будут использовать электромагнитные волны.

   В обычных компьютерных микросхемах информация сохраняется в виде электрических зарядов и передаётся путём физического перемещения электронов от одного места к другому. Такой подход всех устраивает, и современная промышленность бодро упаковывает в каждый чип всё больше и больше транзисторов. Но закон Мура, по которому развивается производство микропроцессоров, гласит, что каждые два года плотность транзисторов на чипе удваивается. По мере того, как чипы становятся всё меньше и меньше, крошечные изъяны или отличия могут существенно повлиять на поток электронов, что затрудняет создание схем с идентичными отдельными транзисторами.

   Учёные сейчас работают над другим способом обработки данных, который позволит обойти эту проблему. Дело в том, что кроме заряда электрон имеет спин, который может принимать два возможных значения. Можно назвать одно из значений 0, второе 1, и считывать и изменять их с помощью внешнего электромагнитного поля. В таком случае при передаче информации электроны не будут перемещаться. Информация будет передаваться путём наложения "спиновой волны" на электроны, как ветер создаёт рябь на воде в пруду. Сейчас физики работают над подходящим способом обработки данных, сохраняемых и переносимых таким способом.

   Группа учёных под руководством Кана Вана (Kang Wang) в Калифорнийском университете, Лос-Анджелес, создали логический элемент длиной несколько микрометров, который способен обрабатывать данные, переносимые спиновыми волнами. Для генерации волн электроны подвергаются воздействию электромагнитного поля. Волны проходят вдоль линий передачи в чипе и обрабатываются с помощью интерференции. Логический элемент, используемый при этом, может работать с большей плотностью записи информации, чем обычный транзистор, так как в нём не используется поток электронов. Кроме того, благодаря отсутствию движущихся частиц, теплоотдача чипа на основе спиновых волн будет гораздо меньше, что позволит делать на основе таких чипов компьютеры с ультра-низким энергопотреблением.

   Сейчас группа Вана работает над отдельными элементами схем. Ближайшая задача состоит в разделении сигналов от нескольких элементов для того, чтобы было можно сделать спиновый аналог транзистора. "Логические устройства на основе спиновых волн весьма элегантны с физической точки зрения, но будет ли действительно создано такое устройство, пока сказать трудно," ─ говорит Дель Аткинсон (Del Atkinson) из университета Дарема, Великобритания.