MRAM nudi 1000 puta veće performanse memorije

Klasa trajnih memorijskih uređaja, nazvanih MRAM, temeljena na kvantnim magnetskim materijalima, može ponuditi tisuću puta veću izvedbu od trenutnih najsuvremenijih memorijskih uređaja. Prethodno je dokazano da materijali poznati kao antiferomagneti pohranjuju stabilna memorijska stanja, ali ih je bilo teško čitati. Nova studija japanskih znanstvenika sa Sveučilišta u Tokiju utire učinkovit način za čitanje stanja memorije, s potencijalom da se i to učini nevjerojatno brzo.

Trenutačni MRAM čipovi velike brzine, koji još nisu toliko uobičajeni da bi se pojavili u vašem kućnom računalu, koriste tipične magnetske ili feromagnetske materijale. Oni se očitavaju pomoću tehnike koja se naziva tuneliranje magnetskog otpora. To zahtijeva da se magnetski sastojci feromagnetskog materijala poredaju paralelno. Međutim, ovaj raspored stvara jako magnetsko polje koje ograničava brzinu kojom se iz memorije može čitati ili pisati.

"Napravili smo eksperimentalni napredak koji nadilazi ovo ograničenje, a to je zahvaljujući drugoj vrsti materijala, antiferomagnetima", rekao je profesor Satoru Nakatsuji s Odsjeka za fiziku Sveučilišta u Tokiju.  "Antiferomagneti se razlikuju od tipičnih magneta na mnogo načina, ali posebno je što ih možemo rasporediti na načine koji nisu paralelni. To znači da možemo negirati magnetsko polje koje bi proizašlo iz paralelnih rasporeda. Smatra se da je magnetizacija feromagneta neophodna za tuneliranje magnetskog otpora za čitanje iz memorije. Međutim, otkrili smo da je to moguće i za posebnu klasu antiferomagneta bez magnetizacije, i nadamo se da može raditi pri vrlo velikim brzinama."

Nakatsuji i njegov tim smatraju da je brzine u rasponu teraherca moguće postići, te da je to moguće i na sobnoj temperaturi, dok su prethodni pokušaji zahtijevali puno niže temperature i nisu dali tako obećavajuće rezultate. No, kako bi poboljšao svoju ideju, tim treba poboljšati svoje uređaje, a poboljšanje načina na koji ih proizvodi je ključno.

"Iako su atomski sastojci naših materijala prilično poznati - mangan, magnezij, kositar, kisik i tako dalje - način na koji ih kombiniramo da bi formirali upotrebljivu memorijsku komponentu je nov i nepoznat", rekao je istraživač Xianzhe Chen. "Uzgajamo kristale u vakuumu, u nevjerojatno finim slojevima koristeći dva procesa koji se nazivaju epitaksija molekularnim snopom i magnetronsko raspršivanje. Što je viši vakuum, to su čišći uzorci koje možemo uzgajati. To je iznimno zahtjevan postupak i ako ga poboljšamo, napravit ćemo učinkovitije uređaje."

Ovi antiferomagnetski memorijski uređaji iskorištavaju kvantni fenomen poznat kao kvantna isprepletenost ili interakcija na daljinu.

Mada istraživanje nije izravno povezano sa sve poznatijim područjem kvantnog računalstva, istraživači sugeriraju da bi razvoj poput ovog mogao biti koristan ili čak neophodan za izgradnju mosta između trenutne paradigme elektroničkog računalstva i polja kvantnih računala u nastajanju.

Znanstveni rad objavljen u časopisu Nature možete pronaći na ovoj poveznici.