Počítače založené na magnetizme sa majú menej prehrievať a budú aj lacnejšie.
Ilustračný obrázok Zdroj: iStockphoto.com
Vedci z Inštitútu Nielsa Bohra (NBI) Univerzity v Kopenhagene odhalili vlastnosť magnetizmu, ktorá môže pomôcť pri vývoji novej generácie výkonnejších, v menšej miere sa prehrievajúcich a lacnejších počítačov. Nový objav publikovali v časopise Nature Communications.
Miesto miniatúrnych komponentov pre počítače, ktoré využívajú na prenos informácií elektróny, bude podľa skupiny vedcov možné použiť magnetizmus.
Počítač posiela elektrický prúd cez mikročip. A aj keď ide o malé množstvo prúdu, ten popri prenose informácií prispieva k zahrievaniu čipu, čo môže v konečnom dôsledku spôsobovať komplikácie. Počítač založený na magnetizme by sa podľa profesora Kima Lefmanna z NBI problémom so zahrievaním dokázal vyhnúť.
Vedci však neponúkli návod, ako takýto počítač zhotoviť. Odhalili len vlastnosť magnetizmu, ktorú musíte ovládať, aby ste ho dokázali navrhnúť.
Kvantová mechanika zastavuje zrýchlenie
Magnetické materiály nemusia byť nevyhnutne jednostranne orientované, inými slovami, oblasti s magnetickým severným a južným pólom materiálu môžu existovať aj vedľa seba. Tieto oblasti nazývame domény a hranicu medzi doménou severného a južného pólu materiálu doménová stena.
Fyzici považujú doménovú stenu za kvázičasticu. Na kvantovej úrovni totiž nie sú častice len objektmi, ale sú to aj vlny. Doménová stena je teda svojím spôsobom virtuálny jav.
Aj ona má však niekoľko vlastností, ktoré sa podobajú vlastnostiam objektov. „Je napríklad známe, že polohu doménovej steny možno pôsobením magnetického poľa posunúť. Stena bude spočiatku reagovať podobne ako fyzický objekt vystavený gravitácii, ktorý zvyšuje svoju rýchlosť, až kým nedopadne na povrch,“ vysvetľuje Lefmann.
Vlastnosti vĺn zároveň naznačujú, že v prípade, ak stena začne interagovať s atómami v okolí, zrýchlenie sa spomaľuje, až sa úplne zastaví a pozícia steny začne oscilovať.
Oscilácie pozorujú vedci aj pri elektrónoch
Podobný jav, známy ako Blochove oscilácie (pomenované po ich objaviteľovi, americko-švajčiarskom fyzikovi a nositeľovi Nobelovej ceny Felixovi Blochovi; vyskúmal ich v roku 1929, pozn. red.), pozorujú dnes vedci aj pri elektrónoch.
Už koncom 20. storočia švajčiarski teoretickí fyzici odhadovali, že paralela k Blochovým osciláciám by mohla existovať v magnetizme. A vyše štvrť storočia nato prichádza na scénu Kim Lefmann so svojím vedeckým tímom, ktorému sa cez štúdium pohybu doménových stien v magnetickom materiáli CoCl2 ∙ 2D2O podarilo túto hypotézu potvrdiť.
„Dlho sme vedeli, že ju dokážeme overiť, ale pochopili sme, že si to bude vyžadovať prístup k zdrojom neutrónov. Neutróny reagujú na magnetické polia aj napriek tomu, že nie sú elektricky nabité. Vďaka tomu sú ideálne pre magnetické štúdie,“ hovorí Lefmann.
Neutróny sa využívajú v mnohých vedeckých výskumoch. Na celom svete však existuje len asi 20 zariadení, ktoré ich dokážu prostredníctvom lúčov vyextrahovať. Preto sa dánskemu tímu podarilo získať dostatok relevantných údajov až teraz.
Podmienky výskumu sa čoskoro zlepšia
Lefmann však predpokladá, že sa podmienky výskumu magnetizmu na ich pracovisku čoskoro zlepšia. Ako sa vyjadril, kvalita výskumu by sa mohla dokonca stonásobne zvýšiť. Vo švédskom Lunde by mali totiž sprevádzkovať European Spallation Source (ESS), jedinečné výskumné zariadenie, založené na najvýkonnejšom zdroji neutrónov na svete. Dánsko je spoluvlastníkom zariadenia.
Digitálna vizualizácia objektu ESS pri pohľade zo západu. Zdroj: ESS
ESS má svojimi schopnosťami výrazne prekročiť a doplniť schopnosti súčasných popredných neutrónových zdrojov. Výskumníkom realizujúcim sa v rôznych vedeckých odvetviach tak sprostredkuje nové príležitosti. Prístroj budú môcť využiť nielen na výskum základnej fyziky, ale aj rôznych materiálov či environmentálnych technológií.
Nenahradí konvenčné počítače
Počítač založený na magnetizme podľa Lefmanna nebude zároveň druhom kvantového počítača. „Očakávame, že v budúcnosti dokážu kvantové počítače zvládnuť aj extrémne komplikované úlohy. No aj vtedy budeme potrebovať na bežnejšie výpočty konvenčné počítače,“ uviedol vedec.
Podľa jeho slov by sa však mohli stať relevantnými alternatívami, keďže sú v mnohých ohľadoch lepšie ako tie súčasné.
Zdroje: Science Daily, Nature, ESS, Niels Bohr Institute
