استفاده از ترفند کوانتومی برای سوئیچ سریع مغناطیسی

محققان با استفاده از لیزر پالسی کوتاه مدت و بهره‌گیری از یک ترفند مکانیک کوانتومی موفق به سوئیچ مغناطیسی با سرعت بالا شدند. نتایج این پژوهش می‌تواند برای تولید حافظه‌های سریع‌تر مفید باشد.

محققان با استفاده از لیزر پالسی کوتاه مدت و بهره‌گیری
از یک ترفند مکانیک کوانتومی موفق به سوئیچ مغناطیسی با سرعت بالا شدند.
نتایج این پژوهش می‌تواند برای تولید حافظه‌های سریع‌تر مفید باشد.

محققان آزمایشگاه امز با همکاری پژوهشگرانی از دانشگاه ایالتی آیوا و
دانشگاه کریت موفق به ارائه روشی شدند که با استفاده از آن می‌توان
مغناطیسی شدن را ۱۰۰۰ بار سریع‌تر از روش‌های رایج سوئیچ کرد. از سوئیچ
مغناطیسی برای کددار کردن اطلاعات در هاردهای کامپیوتری و حافظه‌های
مغناطیسی استفاده می‌شود. نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای تحت عنوان
“Femtosecond
switching of magnetism via strongly correlated spin–charge quantum
excitations”
در نشریه Nature به چاپ رسیده است. نتایج این پژوهش
می‌تواند مسیرهای تازه‌ای به‌سوی افزایش سرعت حافظه‌های کامپیوتری باز کند.

filereader.php?p1=main_079548f278193314f

این تیم تحقیقاتی از پالس لیزری کوتاه برای تغییر بسیار سریع در ساختار
مغناطیس‌ها استفاده کردند به‌طوری که در مدت یک فمتوثانیه ماده از آنتی
فرومغناطیس به فرومغناطیس تبدیل می‌شود.

اصلی‌ترین چالش در نگارش
مغناطیسی، سرعت است که محققان این پروژه با استفاده از یک ترفند کوانتومی
بر این مشکل غلبه کردند. در سیستم‌های فعلی حافظه‌های مغناطیسی از نور لیزر
مستمر یا میدان مغناطیسی استفاده می‌شود. در این سیستم‌ها ماده مغناطیسی با
نور برانگیخته و گرم می‌شود سپس با کمک یک میدان مغناطیسی جهت مغناطیس در
آن تغییر می‌کند. این تغییر مغناطیسی بخشی از فرآیند کددار کردن اطلاعات
است. سرعت این روش بسیار محدود است.برای حل این مشکل از لیزر پالسی کوتاه
مدت استفاده کردند این لیزر می‌تواند در مدت ۱۰۰ فمتوثانیه (۱۰-۱۵s)
برانگیختگی را انجام دهد. با این که زمان تابش بسیار کوتاه است، اما لیزر
هنوز می‌تواند با ممنتوم مغناطیسی برهمکنش دهد با این کار سوئیچ مغناطیسی
با مکانسیم مکانیک کوانتومی ( نه به صورت گرمایی) تغییر می‌کند. با این کار
سرعت سوئیچ شدن افزایش می‌یابد. برخی محققان نظر مثبتی نسبت به مواد مقاوم
مغناطیسی بزرگ (CMR)  دارند زیرا این مواد نسبت به میدان مغناطیسی خارجی
پاسخ سریعی دارند. روی این مواد می‌توان با سرعت بالایی نگارش کرد بدون این
که نیاز به گرما یا مغناطیس باشد. هر چند CMR ها پتانسیل بالایی در تولید
حافظه‌ها دارند اما در حال حاضر دانش محققان درباره آنها بسیار کم است.
پژوهشگران باید بدانند که در طول تابش کوتاه مدت چه اتفاقی برای این ماده
می‌افتد، به بیان دیگر محققان باید فرآیند مغناطیسی شدن و کنترل آن را با
استفاده از مکانیک کوانتوم به‌خوبی بشناسند.