Российские физики нашли способ ускорить сверхпроводящую память в сотни раз

Российские физики нашли способ ускорить сверхпроводящую память в сотни раз

иллюстрация DARPA

Группа учёных из лаборатории топологических квантовых явлений в сверхпроводящих системах МФТИ и МГУ предложила новый тип ячеек памяти на основе сверхпроводников. Такая память может работать в сотни раз быстрее, чем распространенные сегодня типы запоминающих устройств.

Группа учёных из лаборатории топологических квантовых явлений в сверхпроводящих системах МФТИ и МГУ предложила новый тип ячеек памяти на основе сверхпроводников. Такая память может работать в сотни раз быстрее, чем распространенные сегодня типы запоминающих устройств.

"Предложенная нами схема работы ячейки памяти не требует затрат времени на процессы намагничивания и размагничивания. Благодаря этому операции чтения и записи занимают лишь сотни пикосекунд, в зависимости от материалов и геометрии конкретной системы, в то время как традиционные схемы требуют в сотни и даже тысячи раз больше времени", — рассказывает ведущий автор исследования, руководитель лаборатории МФТИ Александр Голубов.

Он и его коллеги предлагают делать элементарные ячейки памяти на основе квантовых эффектов в "сэндвичах" сверхпроводник-диэлектрик (или другой материал) — сверхпроводник. Электроны в таких "сэндвичах" (их называют "контактами Джозефсона") могут туннелировать из одного слоя сверхпроводника в другой, проходя сквозь диэлектрик, как мячики пролетают сквозь дырявую стену.

Сегодня контакты Джозефсона используются и в квантовых устройствах, и в классических. Например, на базе сверхпроводящих кубитов построено квантовое устройство D-wave, способное находить минимумы сложных функции с помощью алгоритма квантового отжига.

Как отмечают российские исследователи, сегодня наибольший практический интерес представляют джозефсоновские контакты с использованием ферромагнетиков — в середине "сэндвича". В элементах памяти на их основе информация кодируется в виде направления вектора магнитного поля в ферромагнетике.

Но у таких схем есть два недостатка. Во-первых, невысокая плотность упаковки элементов памяти — на плату нужно наносить дополнительные цепи для подпитки ячеек при считывании или записи информации. Во-вторых, вектор намагниченности нельзя менять быстро, что ограничивает скорость записи.
В чём же состоит отличие предложенной схемы? Российские физики хотят кодировать данные в джозефсоновских ячейках в величине тока сверхпроводимости. Учёные обнаружили, что при определенных продольных и поперечных размерах слоёв система может иметь два минимума энергии, а значит, находиться в одном из двух различных состояний. Эти два минимума можно использовать для записи данных — нулей и единиц.

Для переключения системы из "нуля" в "единицу" и обратно учёные предлагают использовать инъекционные токи, протекающие через один из слоёв сверхпроводника. Считывать же состояние предлагается с помощью тока, который проходит через всю структуру. Эти операции требуют в сотни раз меньше времени, чем измерение намагниченности или перемагничивание ферромагнетика.

"Кроме того, для нашей схемы требуется только один слой ферромагнетика, что позволяет адаптировать её к так называемым одноквантовым логическим схемам, а значит, в создании абсолютно новой архитектуры процессора нет нужды. Компьютер, основанный на одноквантовой логике, может иметь тактовую частоту в сотни гигагерц, при том что его энергопотребление ниже в десятки раз", — отмечает Голубов.

Результаты исследования учёных МФТИ и МГУ были опубликованы в научном журнале Applied Physics Letters
Постоянный адрес публикации на нашем сайте:
QR-код адреса страницы:
Внимание! Мнение авторов и комментаторов может не совпадать с мнением Администрации сайта
41 комментарий. Оставьте свой
№1 Дикий Прапор Пользователя нет 21 марта 2016 19:51
+37
Ни фига не понял, но, всё равно, молодцы. Надеюсь, запатентовать догадались, или как всегда?
----------
В человеке всё должно быть прекрасно: погоны, кокарда, исподнее. Иначе это не человек, а млекопитающее.
№2 ЖЕКА Пользователя нет 21 марта 2016 20:06
+5
Ага.... стены , мячики.... Но в общем , как мне показалось все очень хорошу у наших физиков! Удачи им:-)
№3 thinker60 Пользователя нет 21 марта 2016 21:56
+8
все очень хорошу у наших физиков!

у физиков всегда все было хорошо. Вот только конечного продукта совсем не видно. Нафантазировать и я, как электронщик со стажем, тоже могу много. Но без создания реальных устройств все это - бла-бла-бла
№4 kolt777 Пользователя нет 21 марта 2016 22:03
+1
не без твоей подсказки забыли бы!
№5 belousov Пользователя нет 21 марта 2016 19:51
+12
Я не физик, я гуманитарий. Не все понятно, но понял, что это очень важное открытие, теперь самое главное, чтобы оно не уплыло на запад.
№6 hexvoltt Пользователя нет 21 марта 2016 20:13
+1
Речь идет об эффектах, основанных на сверхпроводимости, то есть эффектах, которые появляются при очень низких температурах в некоторых материалах. Текущий рекорд -- достижение сверхпроводимости при минус 70 градусах, но речь в статье, я думаю, не о таком материале. Так что вещь эта узкоспециализированная и широкого распространения иметь не может. Но похвально, чтобы ребята чем-то занимаются, был бы толк в виде практичного, хоть и очень дорогого решения.
№7 Олег Южный Пользователя нет 21 марта 2016 23:11
+5
Не так давно читал про "высокотемпературные сверхпроводники". Эффект сверхпроводника в них проявляется при температурах выше 0, вплоть до 20-22 С. Так что, вполне возможно, речь идет не о таких уж экзотических материалах и явлениях. Другой вопрос, кто массово реализует плюсы данного открытия. Как мне ни обидно, но я сильно сомневаюсь, что это будет Россия. Открытие у нас, как всегда, украдут, запатентуют и будут орать на каждом углу, что это их разработка.
----------
Мильоны - вас. Нас - тьмы, и тьмы, и тьмы.
Попробуйте, сразитесь с нами!
Да, скифы - мы! Да, азиаты - мы,
С раскосыми и жадными очами!
А. Блок 1918 г.
№8 Drёma Пользователя нет 21 марта 2016 20:19
+12
Не так важно понимать как именно всё это работает,
тем более, что это и не научная статья, а чисто информационный пост.
Важно уяснить квинтэссенцию -
сотни гигагерц быстродействие и пикосекунды на чтение-запись;
и это - фантастика, и это - сделали мы!

PS: Будем ждать "железо".
№9 mab3162 Пользователя нет 21 марта 2016 21:15
+4
Осталось открыть сверхпроводимость при комнатной температуре либо эта память будет доступна только суперкомпьютерам со стационарной системой криогенного охлаждения. Однако, эффект может пригодиться в открытом космосе и на Луне - там с низкими температурами все хорошо, главное - обеспечить такое место расположения этой памяти, чтобы она была в тени.
№10 gravitonus2000 Пользователь на сайте 21 марта 2016 21:49
+1
Сверхпроводимость при "комнатной температуре" открыта. Всё дело в материалах, которые ею обладают. Вот тут пока загвоздка. Промышленное производство оптимального материала позволит его удешевить. Вот только кто за это возьмётся?
----------
DEBES, ERGO POTES
№11 Zlyuka Пользователя нет 21 марта 2016 21:50
+4
С развитием систем виртуализации и облачных технологий, вполне возможно, в скором времени потребность в компьютерах малых масштабов будет снижаться, при нынешних тенденциях, скоро вообще будут требоваться мощные суперкомпьютеры для совместного пользования и множество маломощных терминалов при высоком развитии телекоммуникаций. В мэйнфреймах как раз и можно будет устанавливать эти сверхбыстрые процессоры и выполнять львиную долю вычислений на серверной стороне. Собственно, с такой архитектуры всё и начиналось, теперь возвращается на более высоком уровне.
№12 Физицист Пользователя нет 21 марта 2016 22:49
0
Да и в домашних условиях не всё так страшно. Есть же энтузиасты-азотчики. А тут ещё вдобавок и потребление меньше, то есть сосуды Дьюара расходоваться будут медленнее. Или может даже каскада, а то и Пельтье хватит.
№13 thinker60 Пользователя нет 21 марта 2016 21:59
0
и это - сделали мы!

в лучшем случае - сообразили. Больше ничего
№14 thinker60 Пользователя нет 21 марта 2016 21:57
0
главное, чтобы оно не уплыло на запад

тогда оно никогда не увидит жизнь
№15 Kapanyz Пользователя нет 21 марта 2016 19:52
+3
Патентное право тоже имеет принцип нипеля . Ща пиндосы быстренько скопируют и побегут всем втюхивать .
----------
Вы не ошибётесь , если поступите правильно .
№16 NBF5 Пользователя нет 21 марта 2016 19:55
+2
Технологию всё равно надо будет разрабатывать. Разве, что скупят на корню создателей из МГУ и МФТИ, но мне думается, вряд ли - времена уже не те.
№17 Старичок_Боровичок Пользователя нет 21 марта 2016 20:03
+4
Если бы патенты выдавались на технологию... Знаете как был написан патент на первую швейную машинку? Отличается от прочих тем, что отверстие для нитки находится на остром конце иглы (не дословно, но по смыслу). И за пару веков и десятки поколений швейных машинок никто более не смог ничего запантетовать в этом направлении. Так что крутиться с патентом надо быстро и умно.
№18 vikont Пользователя нет 21 марта 2016 19:54
0
В результате этого изобретения пиндосы только подумают,а мы уже тут!
№19 Vaskos Пользователя нет 21 марта 2016 19:55
+5
Запатентовать, и не продавать на запад.Иначе через 10 лет бедем покупать нащи разроботки за валюту.Так было много раз.
№20 Олег Южный Пользователя нет 21 марта 2016 23:18
+2
Запатентовать и продавать! Только продавать не технологию, а готовое изделие. Иначе, коль скоро появилась идея, найдется и её реализация у кого-нибудь ещё. Назовут по другому, немного видоизменят и выдадут за своё. Тому в истории мы тьму примеров знаем.
----------
Мильоны - вас. Нас - тьмы, и тьмы, и тьмы.
Попробуйте, сразитесь с нами!
Да, скифы - мы! Да, азиаты - мы,
С раскосыми и жадными очами!
А. Блок 1918 г.
№21 artemon13 Пользователя нет 21 марта 2016 19:56
+5
Вопрос когда и как " доведут дело до адекватного прототипа",
В этом случае получаем революцию микроэлектронники.
№22 gumiho02 Пользователя нет 21 марта 2016 20:41
+1
На самом деле, все что касается сверхпроводников, можно обсуждать только как игры разума, пока не сумеют реализовать сверхпроводимость при комнатной температуре, все это бесполезно (((

Источник: https://politikus.ru/industry/72657-rossiyskie-fiziki-nashli-sposob-uskorit-sverhprovodyaschuyu-pamyat-v-sotni-raz.html
Politikus
Неправильно Убейвсебеежа.
Хранение информации более важно в государственных или даже в мировом маштабе. Не постесняюсь сказать в маштабе нашей ЦИВИЛИЗАЦИИ.
И если для этого надо построить комнату с охлаждением из жидкого азота это не имеет никакого значения. Знание всё, деньги сегодня завтра ветошь. Знания вечны.
Да для применения простого обывателя это пока будет недоступно, но мир и цивилизация выиграет и сильно.
----------
"Блажен, кто в заботах о чреве всю жизнь положил ради хлеба.
Но небо светлее над теми, кто изредка смотрит на звёзды"
№23 Иловайский Пользователя нет 21 марта 2016 19:59
0
Или как с блоком "невидимости" для самолётов, чтобы пиндосы в разработку пустышки лет 10 бабло вкидывали.
№24 скептик Пользователя нет 21 марта 2016 20:00
+1
Результаты исследования учёных МФТИ и МГУ были опубликованы в научном журнале Applied Physics Letters

Но ни слова о внутреннем интересе, следовательно разработчики уже лыжи смазывают. Хотелось бы верить, что не только чубайсятина "на страже интересов России".
№25 Василий 1 Пользователя нет 21 марта 2016 20:07
+5
"Кроме того, для нашей схемы требуется только один слой ферромагнетика, что позволяет адаптировать её к так называемым одноквантовым логическим схемам, а значит, в создании абсолютно новой архитектуры процессора нет нужды. Компьютер, основанный на одноквантовой логике, может иметь тактовую частоту в сотни гигагерц, при том что его энергопотребление ниже в десятки раз", — отмечает Голубов.

Думается, что нужен не только этот слой, а много чего еще. Хотелось бы прочесть отзыв наших министерств о закупке и внедрении технологии, о том, что скоро компьютеры потеснят западные образцы не только у нас, но и на их территории. Как-то не хочется кричать ура-ура, пока все это не произойдет. А изобретателям спасибо, а так же воли, мужества и терпения, чтоб внедрить свои разработки в России, не дожидаясь, пока аналоги появятся на западе.
№26 Зароков Михаил Пользователя нет 21 марта 2016 20:13
+3
У нас пока нет "наших" министерств.
Те, к-ые имеются, зачастую демонстрируют косность, неповоротливость, непрофессионализм, а иногда - открытые враждебные действия к интересам страны.
Гнать надо.
----------
Развалинами Рейхстага - удовлетворён! (с)

СЛИВ - Сборище Лжецов И Воров. Негодные потомки Народа-Победителя в Великой Отечественной.
№27 Василий 1 Пользователя нет 21 марта 2016 20:35
+1
Поэтому я и пожелал воли и мужества.
№28 Саша с Южмаша Пользователя нет 21 марта 2016 20:11
+6
Японские учёные изобрели электронную память, которую можно ставить человеку в мозг. Но не применяют, так как боятся, что люди начнут вспоминать про атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки и тех, кто это устроил.
№29 Ирина_33 Пользователя нет 21 марта 2016 20:15
0
Интересненько)) good Если так дальше пойдет, то скоро сами поля будут хранилищами информации, а нам вживят пару чипов и мы будем прям на ходу подключаться к нужным нам потокам информации, если к ним будет допуск biggrin
----------


№30 USSR-55 Пользователя нет 21 марта 2016 20:30
+3
Или Вас будут подключать к нужным потокам информации или запускать вирус
№31 Василий 1 Пользователя нет 21 марта 2016 20:38
0
Это спорно. Думаю, что побоятся это внедрять сильные мира сего. Тогда и они будут во власти хакеров.
№32 USSR-55 Пользователя нет 21 марта 2016 21:21
0
Сильные мира сего даже телефон сотовый сами не носят
№33 Ирина_33 Пользователя нет 21 марта 2016 21:02
+1
Я если чип будет генетический)) И кроме меня этот код(ДНК) будет никому не доступен? Может они будут встраиваться в спираль?
----------


№34 Ирина_33 Пользователя нет 21 марта 2016 21:02
0
Я если чип будет генетический)) И кроме меня этот код(ДНК) будет никому не доступен? Может они будут встраиваться в спираль?
----------


№35 папакарло Пользователя нет 21 марта 2016 20:42
+1
Вот он и изобретён, "Зверь".
№36 Роман_Печатников Пользователя нет 21 марта 2016 21:11
+1
Я подобные новости стараюсь распространять по соцсетям. Не ради "классов", а для того, чтобы люди увидели позитивные новости, чтобы видели - Россия жива, Россия развивается!
№37 Просто Игорь Пользователя нет 21 марта 2016 21:46
+1
Думаю,что большая часть разработки засекречена,а публикуется только то,о чем можно сказать.Так что,вряд ли-что то утечет на запад.
№38 paveltt Пользователя нет 21 марта 2016 21:43
0
а в магазинах - одни зарубежные товары
----------
Павел Тукабаев
№39 duche Пользователя нет 22 марта 2016 05:25
0
Это хорошо, good Теперь будем ждать когда появятся на прилавках магазинов новая память. popcorm
№40 Кеша Пользователя нет 22 марта 2016 05:26
+1
Цитата: Дикий Прапор
Ни фига не понял, но, всё равно, молодцы. Надеюсь, запатентовать догадались, или как всегда?

Думаю все более или менее понятно. Здесь имеются ввиду, что процессоры и оперативную память можно сделать мощнее и быстрее при большей энергии эффективности. Надеюсь , что 1 процессор будет наш- Эльбрус!
№41 Сложное просто Пользователя нет 22 марта 2016 07:12
+1
Ваши Идеи да во благо Народа и Страны России!!!
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться или восстановить пароль от аккаунта, если Вы его забыли.

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гость, не могут оставлять комментарии к данной публикации.