Компьютеры станут быстрее в тысячу раз. Если, конечно, ученые справятся с «невидимыми» материалами

Компьютеры будущего могут получить неожиданный ускоритель в виде «невидимых магнитов». Японско-германская группа ученых запустила трехлетний проект, посвященный антиферромагнетикам, материалам, которые почти не проявляют себя во внешнем магнитном поле, но при правильном подходе могут резко ускорить обработку данных и снизить энергопотребление цифровой инфраструктуры.

Антиферромагнетики давно интригуют физиков необычным устройством. Внутри такого материала соседние магнитные моменты направлены в противоположные стороны и взаимно компенсируются, поэтому снаружи антиферромагнетик не ведет себя как привычный магнит. Именно за такую «невидимость» научное сообщество годами считало антиферромагнетики слишком сложными для практического управления, но теперь ситуация меняется.

Участники проекта считают, что ключ к работе с антиферромагнетиками лежит в свете. Ранее исследователи уже нашли материалы с неожиданно сильной связью между светом и антиферромагнитным состоянием, а также показали, что такие состояния можно фиксировать оптическими методами. Профессор Мюнхенского технического университета Йоханнес Кнолле считает, что антиферромагнетики открывают путь к гораздо более быстрым и энергоэффективным технологиям.

Следующий шаг выглядит еще амбициознее. Консорциум собирается управлять антиферромагнетиками с помощью мощных световых импульсов длительностью в триллионные доли секунды. По оценке исследователей, такой подход способен сделать обработку данных примерно в тысячу раз быстрее по сравнению с современными ферромагнитными технологиями хранения.

В проекте участвуют ученые из Германии и Японии, среди которых Давиде Боссини из Университета Констанца, Цуёси Кимура из Токийского университета, а также Наоки Огава и Ёсинори Токура из японского института RIKEN. Координирует работу профессор Университета Аугсбурга Иштван Кезьмарки. По словам Кнолле, главная ценность сотрудничества заключается в том, что новые теоретические идеи можно сразу проверять в передовых экспериментах и постепенно превращать экзотические квантовые материалы в реальные технологии.

Исследователи хотят понять, как быстро и точно переключать антиферромагнитные состояния, а заодно найти новые материалы, которые можно сверхбыстро менять светом или механическим воздействием. На следующем этапе команда планирует создать и проверить экспериментальные устройства на базе таких материалов.

Финансирование проекта обеспечивают государственные научные структуры двух стран: Немецкое исследовательское общество DFG и Японское общество содействия развитию науки JSPS. Участники проекта рассчитывают, что накопленный опыт в изучении квантовых состояний и новых материалов поможет вывести антиферромагнетики из лабораторий в вычислительную технику нового поколения.