테라헤르츠 체제에 접근 실온 양자 자석은 초당 수조 번 상태를 전환합니다. 

[아름이]

테라헤르츠 체제에 접근
실온 양자 자석은 초당 수조 번 상태를 전환합니다.
날짜:
2023년 1월 19일
원천:
도쿄대학
요약:
양자 자기 재료를 기반으로 하는 MRAM이라고 하는 비휘발성 메모리 장치는 현재 최신 메모리 장치보다 수천 배의 성능을 제공할 수 있습니다. 반강자성체로 알려진 물질은 이전에 안정적인 메모리 상태를 저장하는 것으로 입증되었지만 읽기가 어려웠습니다. 이 새로운 연구는 메모리 상태를 읽기 위한 효율적인 방법을 제공하며, 매우 빠르게 그렇게 할 수 있는 가능성도 있습니다.

양자 자기 재료를 기반으로 하는 MRAM이라고 하는 비휘발성 메모리 장치는 현재 최신 메모리 장치보다 수천 배의 성능을 제공할 수 있습니다. 반강자성체로 알려진 물질은 이전에 안정적인 메모리 상태를 저장하는 것으로 입증되었지만 읽기가 어려웠습니다. 이 새로운 연구는 메모리 상태를 읽기 위한 효율적인 방법을 제공하며, 매우 빠르게 그렇게 할 수 있는 가능성도 있습니다.

아마 1초에 네 번 정도 눈을 깜박일 수 있을 것입니다. 이 깜박임 빈도는 4헤르츠(초당 주기)라고 말할 수 있습니다. 1초에 10억 번 깜박이거나 1기가헤르츠로 깜박이는 것은 인간에게는 물리적으로 불가능합니다. 그러나 이것은 자기 메모리와 같은 현대의 하이엔드 디지털 장치가 작업이 수행될 때 상태를 전환하는 현재 규모의 순서입니다. 그리고 많은 사람들은 경계를 천 배 더 나아가 1초에 1조 번 또는 테라헤르츠 체제로 밀고 싶어합니다.

더 빠른 메모리 소자 구현의 장벽은 사용되는 재료일 수 있습니다. 현재의 고속 MRAM 칩은 가정용 컴퓨터에 아직 흔하지 않은 일반적인 자성 또는 강자성 재료를 사용합니다. 이들은 터널링 자기 저항이라는 기술을 사용하여 읽습니다. 이를 위해서는 강자성 물질의 자성 구성 요소가 병렬 배열로 정렬되어야 합니다. 그러나 이 배열은 메모리를 읽거나 쓸 수 있는 속도를 제한하는 강력한 자기장을 생성합니다.

"우리는 이 한계를 뛰어넘는 실험적 돌파구를 만들었으며, 이는 다른 종류의 재료인 반강자성체 덕분입니다."라고 도쿄 대학 물리학과의 Satoru Nakatsuji 교수가 말했습니다. "반강자석은 일반적인 자석과 여러 면에서 다르지만 특히 평행선이 아닌 다른 방식으로 배열할 수 있습니다. 즉, 평행 배열로 인해 발생하는 자기장을 무효화할 수 있습니다. 강자성체의 자화는 터널링 자기 저항은 메모리에서 읽을 수 있습니다. 그러나 놀랍게도 우리는 자화가 없는 특수한 종류의 반강자성체가 가능하다는 것을 발견했으며 매우 빠른 속도로 수행할 수 있기를 바랍니다."

Nakatsuji와 그의 팀은 테라헤르츠 범위의 스위칭 속도가 달성될 수 있고 이는 실온에서도 가능하다고 생각합니다. 반면 이전 시도는 훨씬 더 낮은 온도를 필요로 했고 그렇게 유망한 결과를 얻지 못했습니다. 그러나 아이디어를 개선하기 위해 팀은 장치를 개선해야 하며 장치를 제작하는 방식을 개선하는 것이 핵심입니다.

연구원 Xianzhe Chen은 "우리 재료의 원자 구성 요소는 망간, 마그네슘, 주석, 산소 등과 같이 상당히 친숙하지만 사용 가능한 메모리 구성 요소를 형성하기 위해 이들을 결합하는 방식은 새롭고 익숙하지 않습니다."라고 말했습니다. "우리는 분자 빔 에피택시와 마그네트론 스퍼터링이라는 두 가지 프로세스를 사용하여 믿을 수 없을 정도로 미세한 층으로 진공 상태에서 결정을 성장시킵니다. 진공이 높을수록 샘플을 더 순수하게 성장시킬 수 있습니다. 이는 매우 어려운 절차이며 이를 개선하면 우리의 삶을 더 쉽게 만들고 더 효과적인 장치도 생산합니다."

이러한 반강자성 메모리 장치는 얽힘 또는 원거리 상호작용으로 알려진 양자 현상을 이용합니다. 그러나 그럼에도 불구하고 이 연구는 점점 더 유명해지는 양자 컴퓨팅 분야와 직접적인 관련이 없습니다. 그러나 연구원들은 이와 같은 개발이 현재의 전자 컴퓨팅 패러다임과 떠오르는 양자 컴퓨터 분야 사이에 다리를 놓는 데 유용하거나 심지어 필수적일 수 있다고 제안합니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/