Pasak Vurzburgo universiteto (Vokietija) fizikos profesoriaus Laurenso Molenkampo, silicio pagrindu loginius įtaisus kurianti pramonė netrukus išsikvėps, nes tokiems įrenginiams nepaliaujamai mažėjant, imama susidurti su įvairiais keblumais.
L. Molenkampas kartu su mokslininkų komanda tyrė, kaip būtų galima patobulinti tokias logines mašinas kaip, pavyzdžiui, kompiuteriai, naudojant skirtingas medžiagas ir darinius.
„Dabar informacija kompiuteriuose turi būti perduodama tarp loginių elementų ir atminties, – pasakoja profesorius. – Tačiau nuolat didėjant atminties talpai toks procesas tampa pernelyg griozdiškas“. Tam, kad pagerintų padėtį, mokslininkas kartu su kolegomis iš Vurzburgo universiteto sukūrė įrenginį, atliekantį logines operacijas ir atminties saugojimo funkciją tame pačiame darinyje. Tyrėjų darbas išspausdintas „Physical Review Letters“ žurnale.
Paprastai informacijos apdorojimą atlieka skirtingi elementai. Metališkieji feromagnetai gali saugoti nuolatinę informaciją (pavyzdžiui, standžiųjų diskų pavidalu), tuo tarpu puslaidininkiai tinka loginėms operacijoms ir triniosios atminties funkcijai (RAM). Tam, kad kompiuteris veiktų, būtina sąsaja tarp loginių elementų ir atminties. Tačiau tokiai sąsajai egzistuoja apribojimai. „Šilumos sklaida sukelia problemų, – pažymi L. Molenkampas. – Be to, informacijos apsikeitimui reikia laiko ir milžiniško kiekio jungčių, o tai gerokai apriboja skaičiavimo galimybes“.
Išeitis būtų nauja informacijos apdorojimo architektūra, kuri leistų loginius elementus ir atmintį patalpinti viename įrenginyje. „Mes turime bandomąjį įtaisą, kuris veikia kaip informaciją nuskaitantis ir įrašantis įrenginys, tačiau svarbiausia tai, jog atmintis ir loginiai elementai yra integruoti, o tai rimtas pagrindas naujai informacijos apdorojimo architektūrai“, – džiaugiasi mokslininkas.
Tam, kad pagamintų tokį prietaisą, L. Molenkampas kartu su kolegomis panaudojo feromagnetinių savybių puslaidininkį (Ga, Mn)As. „Mūsų įrenginys leidžia atlikti logines operacijas toje pačioje grandinėje, kurioje saugoma informacija, – paaiškina jis. – Atliekant skaičiavimo operacijas galima išsiversti be informacijos perdavimo tarp loginių ir atminties elementų“. Tai pažabotų šilumos sklaidos reiškinio sukeliamą poveikį ir leistų informaciją apdoroti žymiai greičiau.
Kol kas Vurzburgo universiteto tyrėjams pavyko sukurti vieno bito įrenginį. „Įtaiso viduryje yra įmontuotas mažas diskelis, kuris atstoja loginį bitą, – tęsia profesorius. – Tačiau tam, kad mūsų kūrinys funkcionuotų kaip visavertė loginė mašina, kitaip tariant, kad jį būtų galima programuoti, reikia įmontuoti du besiliečiančius diskus“. Mokslininkų komanda dabar bando įgyvendinti šį sumanymą.
Norint, kad įrenginys būtų tobulesnis, pasak L. Molenkampo, gali prireikti visai kitokių priemonių. „Mes pajėgūs parodyti, jog šį įrenginį galima naudoti, tačiau tai daugiau veikimo principo demonstravimas, – užsimena mokslininkas. – Kitame etape mes turėsime pereiti prie kitokios medžiagos, pasižyminčios magnetinėmis savybėmis kambario temperatūroje. Mes manome, kad naujoji informacijos apdorojimo architektūra gali būti gaminama metalų pagrindu“. Tam, kad pasisektų tai įgyvendinti, reikėtų išauginti kristalinius metalo sluoksnius. Jeigu šis procesas pavyktų, tuomet jau būtų galima galvoti apie įrenginių, veikiančių kambario temperatūroje, plėtojimą. Žinoma, ateities planuose – ir gerokai pažangesnės grandinės.
„Pritaikius mūsų įrenginį praktikoje, kompiuteriai taptų kur kas mažesni, – privalumus įvardija profesorius. – Kadangi mūsų aprašyta atmintis lieka užšifruota, nebereikėtų RAM atminties, o tai padėtų susitvarkyti su šilumos sklaidos reiškiniu ir įrenginio dydžiu. Tikimės, kad dabar, kuomet parodėme, jog loginius elementus ir atmintį įmanoma integruoti viename darinyje, kils susidomėjimas tokios technologijos įrenginiais“.
