Wyoming Üniversitesi araştırmacıları, 2 boyutlu malzemelerdeki manyetik durumları kontrol etmek için, bilgi işlem teknolojisi ve enerji verimliliğinde devrim niteliğinde ilerlemeler vaat eden yeni bir yöntem geliştirdiler.
Bilgisayarların, insan düşüncesini taklit edecek şekilde, ancak bilgisayarların mevcut kapasitesinden çok daha büyük bir hız ve verimlilikle öğrenebildiği ve kararlar alabildiği bir gelecek hayal edin.
Manyetik Kontrolde Atılım
Wyoming Üniversitesi’ndeki bir araştırma ekibi, ultra ince, iki boyutlu (2D) van der Waals mıknatısları içindeki küçük manyetik durumları kontrol etmek için yenilikçi bir yöntem yarattı; bu, bir ışık anahtarının çevrilmesinin bir ampulü kontrol etmesine benzer bir süreç.
UW Bilimler Bölümü’nde yardımcı doçent olan Jifa Tian, ”Keşifimiz, daha fazla veri depolayan ve daha az güç tüketen gelişmiş bellek aygıtlarına yol açabilir veya şu anda çözümü zor olan sorunları hızlı bir şekilde çözebilen tamamen yeni bilgisayar türlerinin geliştirilmesine olanak sağlayabilir” diyor. Fizik ve Astronomi ve UW Kuantum Bilgi Bilimi ve Mühendisliği Merkezi’nin geçici yöneticisi.
Tian, 1 Mayıs’ta yayınlanan “Birkaç katmanlı van der Waals mıknatıslarında akım kontrollü dönüş durumlarının tünellenmesi” başlıklı bir makalenin yazarlarından biriydi. Biyoloji, sağlık, fiziksel, kimya, Dünya, sosyal, matematik, uygulamalı ve mühendislik bilimlerinin tüm alanlarında yüksek kaliteli araştırmaları yayınlamaya adanmış, açık erişimli, çok disiplinli bir dergi.
Van der Waals Malzemelerini Anlamak
Van der Waals malzemeleri, üçüncü boyutta daha zayıf van der Waals kuvvetleriyle bağlanan güçlü bir şekilde bağlanmış 2D katmanlardan oluşur. Örneğin grafit, endüstride elektrotlarda, yağlayıcılarda, fiberlerde, ısı eşanjörlerinde ve pillerde yaygın olarak kullanılan bir van der Waals malzemesidir. Katmanlar arasındaki van der Waals kuvvetlerinin doğası, araştırmacıların katmanları atomik kalınlığa kadar soymak için Scotch bant kullanmasına olanak tanır.
Ekip, manyetik tünel bağlantısı olarak bilinen ve iki katman arasına sıkıştırılmış, yalnızca birkaç atom kalınlığında 2 boyutlu yalıtkan bir mıknatıs olan krom triiyodür kullanan bir cihaz geliştirdi. grafen. Tian, bu sandviç aracılığıyla tünelleme akımı adı verilen küçük bir elektrik akımı göndererek, mıknatısın manyetik alanlara (yaklaşık 100 nanometre boyutunda) yöneliminin bireysel krom triiyodür katmanları içinde belirlenebileceğini söylüyor.
Manyetik Spin Kontrolündeki Gelişmeler
Tian’ın araştırma laboratuvarında yüksek lisans öğrencisi ve şu anda doktora sonrası araştırmacı olan ZhuangEn Fu, spesifik olarak, “bu tünelleme akımı yalnızca iki kararlı dönüş durumu arasındaki geçiş yönünü kontrol etmekle kalmıyor, aynı zamanda stokastik anahtarlama adı verilen yarı kararlı dönüş durumları arasındaki geçişi de tetikliyor ve manipüle ediyor” diyor. Maryland Üniversitesi’nden bir arkadaş.
“Bu buluş sadece merak uyandırıcı değil; son derece pratiktir. Tian, ”Bu, eski bir ampulü bir LED ile değiştirmeye benzer şekilde, geleneksel yöntemlere göre üç kat daha az enerji tüketiyor ve bu da onu gelecekteki teknoloji için potansiyel bir oyun değiştiriciye işaret ediyor” diyor. “Araştırmamız, her zamankinden daha hızlı, daha küçük, enerji açısından daha verimli ve güçlü yeni bilgi işlem cihazlarının geliştirilmesine yol açabilir. Araştırmamız, 2B sınırında manyetizmada önemli bir ilerlemeye işaret ediyor ve olasılıksal bilgisayarlar gibi yeni, güçlü bilgi işlem platformlarına zemin hazırlıyor.”
Olasılıksal Bilgisayarların Geliştirilmesi
Geleneksel bilgisayarlar, bilgileri 0 ve 1’ler halinde depolamak için bitleri kullanır. Bu ikili kod, tüm klasik bilgi işlem süreçlerinin temelidir. Kuantum bilgisayarlar, aynı anda hem “0” hem de “1”i temsil edebilen kuantum bitlerini kullanarak işlem gücünü katlanarak artırır.
Tian, ”Çalışmamızda, tünelleme akımı tarafından kontrol edilen olasılıklara dayalı olarak ‘0’ ve ‘1’ (iki dönüş durumu) arasında geçiş yapabilen, olasılıksal bir bit olarak düşünebileceğiniz bir şey geliştirdik” diyor. “Bu parçalar, ultra ince 2 boyutlu mıknatısların benzersiz özelliklerine dayanıyor ve olasılıksal bilgisayar olarak bilinen yeni bir tür bilgisayar oluşturmak için beyindeki nöronlara benzer bir şekilde birbirine bağlanabiliyor.
Yeni Teknolojilerle Bilgisayarda Devrim Yaratmak
“Bu yeni bilgisayarları potansiyel olarak devrim niteliğinde kılan şey, geleneksel ve hatta kuantum bilgisayarlar için inanılmaz derecede zorlayıcı görevleri yerine getirebilme yetenekleridir; örneğin belirli türdeki karmaşık bilgisayarlar gibi. makine öğrenme görevler ve veri işleme sorunları,” diye devam ediyor Tian. “Doğal olarak hatalara karşı toleranslıdırlar, tasarımları basittir ve daha az yer kaplarlar; bu da daha verimli ve güçlü bilgi işlem teknolojilerine yol açabilir.”
Referans: ZhuangEn Fu, Piumi I. Samarawickrama, John Ackerman, Yanglin Zhu, Zhiqiang Mao, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Wenyong Wang, Yuri Dahnovsky, Mingzhong Wu tarafından “Birkaç katmanlı van der Waals mıknatıslarında tünelleme akım kontrollü dönüş durumları” , TeYu Chien, Jinke Tang, Allan H. MacDonald, Hua Chen ve Jifa Tian, 1 Mayıs 2024, Doğa İletişimi.
Colorado Eyalet Üniversitesi’nde fizik profesörü olan Hua Chen ve Texas-Austin Üniversitesi’nde fizik profesörü olan Allan MacDonald, tünelleme akımlarının 2 boyutlu manyetik tünel bağlantılarındaki dönüş durumlarını nasıl etkilediğini açıklayan teorik bir model geliştirmek için işbirliği yaptı. Katkıda bulunan diğer kişiler ise Penn State Üniversitesi, Northeastern Üniversitesi ve Namiki, Tsukuba, Japonya’daki Ulusal Malzeme Bilimi Enstitüsü’ndendi.
Çalışma ABD Enerji Bakanlığı’nın bağışlarıyla finanse edildi; Wyoming NASA EPSCoR (Rekabetçi Araştırmayı Teşvik Etmek İçin Kurulan Program); Ulusal Bilim Vakfı; ve her ikisi de Japonya’da bulunan Dünya Premier Uluslararası Araştırma Merkezi Girişimi ve Eğitim, Kültür, Spor, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı.
0 Yorumlar