Разработки в области «беговой памяти»

Команда ученых предприняла шаги для создания новой формы хранения цифровых данных «Racetrack Memory», которая открывает возможности как для увеличения мощности компьютера, так и для создания меньших, более быстрых и более энергоэффективных технологий компьютерной памяти.

«Память Racetrack, которая переконфигурирует магнитные поля инновационными способами, может вытеснить современные методы массового хранения данных, такие как флэш-память и дисковые накопители, благодаря своей улучшенной плотности хранения информации, более быстрой работе и меньшему энергопотреблению», - говорит Яссин Кессаб (Yassine Quessab) научный сотрудник Центра квантовых явлений при Нью-Йоркском университете (CQP) и ведущий автор работы, о которой сообщается в журнале Scientific Reports.

«Хотя для их развертывания в бытовой электронике необходимы дополнительные разработки, этот новаторский тип памяти может вскоре стать новой волной массового хранения данных», - добавляет профессор физики Нью-Йоркского университета Эндрю Кент (Andrew Kent), главный автор статьи.

Современные устройства, от смартфонов до ноутбуков и облачных хранилищ, полагаются на значительную и растущую плотность хранения цифровых данных. Поскольку в будущем потребность будет только возрастать, исследователи ищут способы усовершенствования технологий хранения данных - увеличения их емкости и скорости при уменьшении их размера.

Прорыв, о котором сообщалось в Scientific Reports, в который также вошли исследователи из Университета Вирджинии, Калифорнийского университета, Сан-Диего, Университета Колорадо и Национального института стандартов и технологий, обусловлен целью разработки нового формата цифровой памяти.

В центре внимания команды была «скирмионная беговая память», малоисследованный тип памяти, который обращает вспять процессы существующего хранилища.

Многие современные платформы массового хранения данных функционируют как старая музыкальная кассета, которая считывает данные путем перемещения материала (например, ленты) с помощью двигателя через считывающее устройство (то есть в кассетный плеер), а затем декодирует информацию, записанную на материале, чтобы воспроизвести звук. Напротив, беговая память делает противоположное: материал остается на месте, а сама информация перемещается по считывающему устройству - без необходимости перемещения механических частей, таких как двигатель.

Информация переносится магнитным объектом, называемым скирмионом, который можно перемещаться внешним стимулом, таким как импульс тока. Скирмион, магнитная текстура с вращающейся конфигурацией спина, вращается, как будто свернувшись шариком. Этот шарик спинов представляет собой бит данных, который можно быстро перемещать, а также создавать и стирать с помощью электрических импульсов. Скирмионы могут быть очень маленькими и перемещаться с высокой скоростью при низких затратах энергии, что позволяет создавать более быстрые и более энергоэффективные СХД с высокой плотностью хранением данных. Тем не менее, остаются препятствия для этой формы хранения данных.

«Мы обнаружили, что маленькие скирмионы стабильны только в очень специфических материальных средах, поэтому определение идеальных материалов, которые могут содержать скирмионы, и обстоятельства, при которых они создаются, является первоочередной задачей для применения этой технологии, - отмечает Кент. - Это было в центре нашего исследования до сих пор».

Тесты исследователей показали, что магнитные материалы, которые генерируют только небольшие магнитные поля - материалы, известные как ферримагнетики, - благоприятны для создания маленьких скирмионов и их перемещения. Они показали, что магнитные взаимодействия в этих материалах можно точно контролировать, чтобы способствовать образованию скирмионов.

Достижения являются частью больших усилий CQP в области спинтроники - как спин электронных частиц взаимодействует с намагниченностью. Понимание этих взаимодействий может привести к новым возможностям в области управления магнитными и электрическими полями.