2019-05-16 06:07:01
科学家利用光脉冲发明的无能超高速计算

科学家已经创建了使用光脉冲代替电力的超高速数据处理。

本发明使用磁铁来记录几乎消耗零能量的计算机数据,解决了如何在不伴随高能量成本的情况下创建更快的数据处理速度的困境。

今天的数据中心服务器消耗全球电力消耗的2%到5%,产生热量,这反过来需要更多的电力来冷却服务器。

问题非常严重,微软甚至将其数百个数据中心服务淹没在海洋中,以保持冷却并降低成本。

大多数数据通过磁性硬盘中微小磁铁(称为自旋)的方向编码为二进制信息(分别为0或1)。磁读/写头用于使用耗散大量能量的电流来设置或检索信息。

现在,一个在大自然出版的国际团队通过用极短的光脉冲代替电力解决了这个问题 - 一万亿分之一秒的持续时间由磁铁顶部的特殊天线集中。

这种新方法具有超高速但能量效率高,因此磁铁的温度根本不会增加。

该团队包括Rostislav Mikhaylovskiy博士,前Radboud大学和现在的兰开斯特大学,Stefan Schlauderer,Christoph Lange博士和Regensburg大学的Rupert Huber教授,Radboud大学的Alexey Kimel教授和俄罗斯科学院的Anatoly Zvezdin教授。

他们通过在远红外频率(即所谓的太赫兹光谱范围)内以超短光突发(百万分之一秒的持续时间)脉冲磁体来证明这种新方法。

然而,即使是现有最强的太赫兹光源也没有提供足够强的脉冲来切换磁铁的方向。

利用同一团队发现的自旋和太赫兹电场耦合的有效相互作用机制,实现了突破。

然后,科学家们在磁铁顶部开发并制造了一个非常小的天线,以便集中精力,从而增强光的电场。这个最强的局部电场足以在仅仅一万亿分之一秒内将磁铁的磁化导航到其新的方向。

磁体的温度根本没有增加,因为该过程仅需要太赫兹光的一个量子的能量 - 每个自旋光子。

Mikhaylovskiy博士说:“创纪录的能量损失使这种方法可扩展。

未来的存储设备还将利用天线结构的出色空间定义,实现实用的磁存储器,同时最大限度地提高能效和速度。“

他计划在兰开斯特大学使用新的超快激光器和Cockroft研究所的加速器进行进一步的研究,这些加速器能够产生强烈的光脉冲,以便切换磁铁并确定磁记录的实际和基本速度和能量极限。

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