Сверхпроводящие ячейки увеличат быстродействие памяти на два порядка

Группа учёных МФТИ и МГУ изобрела фундаментально новый тип ячеек памяти, базирующийся на сверхпроводниках. По информации из статьи, которая вышла в журнале Applied Physics Letters, такая память не требует отнимающих много времени процедур намагничивания и размагничивания и может работать в сотни раз быстрее запоминающих устройств, используемых сегодня.

В основе её — квантовые эффекты, возникающие в системах из сверхпроводников, разделённых слоем изолятора. Электроны в этих, так называемых, джозефсоновских переходах, способны перескакивать сквозь слой диэлектрика из одного сверхпроводника в другой.

Авторы статьи изучали возможность кодирования данных в джозефсоновских ячейках в значении сверхпроводящего тока. Исследуя соединения сверхпроводник-металл/ферромагнетик-сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник они обнаружили, что в некоторых продольных и поперечных измерениях слои системы могут иметь два энергетических минимума, то есть находиться в одном из двух разных состояний, которые можно использовать для записи данных: двоичных нулей и единиц.

Переключать состояния учёные предложили током, проходящим через один из сверхпроводящих слоёв, а считывать их статус — током, пропускаемым через всю структуру.

«Операции чтения и записи будут занимать всего несколько сот пикосекунд, в зависимости от материалов и геометрии конкретной системы, тогда как обычные методы требуют в сотни и тысячи раз больше времени, — заявил заведующий лабораторией Квантовых топологических явлений в сверхпроводящих системах МФТИ, Александр Голубов. — Кроме того, наш метод нуждается только в одном ферромагнитном слое. Это означает, что он может быть адаптирован для так называемых однопотоковых (single flux) схем квантовой логики, то есть не будет необходимости в создании полностью новой архитектуры процессора. Компьютер, базирующийся на однопотоковой квантовой логике может иметь трактовую частоту в сотни гигагерц и сниженное в десятки раз энергопотребление».