Работу компьютерной памяти ускорили в тысячу раз

Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего совершили прорыв в управлении магнитными состояниями материала — они научились переключать их, просто меняя форму и фокусировку лазерного луча. Этот подход способен кардинально изменить принципы записи данных, сделав её многократно быстрее и плотнее. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

В современных магнитных накопителях информация хранится в крошечных областях с разным направлением намагниченности — именно они кодируют цифровые нули и единицы. Традиционно для переключения между состояниями применяется внешнее магнитное поле, но учёные всё активнее ищут способы заменить его световыми импульсами.

Исследователи работали с многослойными структурами из платины и кобальта. Вместо того чтобы экспериментировать с составом материала, они пошли другим путём — сосредоточились на свойствах самого света: распределении поляризации в луче и его фокусировке. Такой подход позволил точечно контролировать нагрев и целенаправленно воздействовать на намагниченность.

Команда продемонстрировала, что специально сформированный луч способен запускать принципиально разные режимы переключения. В одном из них развитие магнитной области определяется направлением вращения поляризации света, в другом — смена намагниченности происходит без подобной зависимости. И всё это — без внешнего магнитного поля.

В ходе экспериментов последовательность сверхкоротких импульсов создавала небольшой участок с противоположной намагниченностью, а затем постепенно расширяла его. Учёным также удалось добиться переключения в более толстой структуре, чем позволяли прежние эксперименты подобного типа. Это открытие имеет ключевое значение для разработки материалов, способных надёжно удерживать записанную информацию.

По оценке исследователей, оптическое переключение потенциально может работать более чем в тысячу раз быстрее методов, основанных на внешнем магнитном поле. Впрочем, речь идёт о теоретическом потенциале технологии — готовый накопитель с таким ускорением команда пока не создала.

До практического применения ещё предстоит решить ряд серьёзных инженерных задач. Используемый сверхбыстрый лазер пока невозможно встроить в компьютерный чип. Авторы планируют уменьшать область воздействия до нескольких сотен нанометров и подбирать сочетания материалов и источников света, более подходящие для компактной электроники.