2016-12-20

Zespół fizyków z Białegostoku,dr hab. Andrzej Stupakiewicz, prof. UwB i mgr Krzysztof Szerenos, zademonstrowali nową metodę tzw. zimnego ultraszybkiego zapisu fotomagnetycznego, która może dokonać rewolucji w technologii zapisu i przetwarzania informacji. Przełomowe badania zostały wykonane i opracowane głównie na Wydziale Fizyki w Zakładzie Fizyki Magnetyków, we współpracy z zespołem z Radboud University (Holandia), zaś wyniki ukazały się na łamach prestiżowego „Nature”.

Metoda przedstawiona przez fizyków pozwala na najszybszy znany dotychczas proces zapisu i odczytu informacji, w czasie około 20 pikosekund (pikosekunda to bilionowa część sekundy). Ten czas jest praktycznie 1000 razy krótszy niż w najszybszych obecnie pamięciach typu RAM.

Kluczową kwestią jest także niska temperatura, która w trakcie zapisu wzrasta zaledwie o 1 stopień Celsjusza. Pozwoli to rozwiązać wiele problemów związanych z odprowadzaniem ciepła i zużyciem energii przez systemy pamięci. Obecnie aż 5% energii elektrycznej wytwarzanej globalnie pochłaniają centra magazynowania i przetwarzania danych, takie jak np. gigantyczne serwerownie Google czy Facebooka. W najbliższym okresie wartość ta wzrośnie nawet do 7%, a każdy procent to już wiele miliardów dolarów oszczędności oraz mniejsze zanieczyszczenie środowiska.

nature2017-szerenos-stupakiewicz-grafika

Jak zaznaczają autorzy, znalezienie nowych mechanizmów zapisu i przetwarzania informacji, przy jak najmniejszym zużyciu energii i jednocześnie jak największej szybkości, jest jednym z fundamentalnych wyzwań dla współczesnej fizyki łączącej obszary optyki i magnetyzmu. Nowa metoda zademonstrowana przez fizyków wykorzystuje wyłącznie pojedynczy ultraszybki impuls laserowy do zapisu (a także odczytu) w przezroczystej warstwie dielektrycznego granatu. Zmiana polaryzacji liniowej impulsu pozwala przełączyć magnetyzację, zapisując stan ‘0’ lub ‘1’ w sposób powtarzalny i odwracalny.

Badania warstw o strukturze granatu zostały zapoczątkowane w Białymstoku ponad 30 lat temu przez prof. dr hab. Andrzeja Maziewskiego, kierownika Zakładu Fizyki Magnetyków, a następnie sukcesywnie rozwijane również przez jego współpracowników. Zespół „magnetyków” posiada duże doświadczenie badawcze oraz aktywnie współpracuje z wieloma ośrodkami w kraju i zagranicą. Zastosowanie nowoczesnej bazy aparaturowej oraz nowych eksperymentalnych metod magnetooptycznych umożliwiły odkrycie w tego typu materiałach, między innymi procesu ultraszybkiego przełączenia magnetyzacji.

Już teraz można więc stwierdzić, że nowa metoda bije nie tylko rekordy szybkości, ale też wydajności, rokując nadzieje na opracowanie nowej technologii tzw. zimnego ultraszybkiego zapisu fotomagnetycznego.

Link do artykułu: http://dx.doi.org/10.1038/nature20807
Link w repozytorium arXiv: https://arxiv.org/abs/1609.05223

Badania zostały zrealizowane przy wsparciu Narodowego Centrum Nauki w ramach OPUS 5.