Фізики з Единбурзького університету представили новий підхід до запису даних у магнітну пам’ять, який дозволяє знизити енергоспоживання більш ніж у десять разів порівняно з існуючими технологіями.
Традиційний спосіб зміни стану біта в магнітній пам’яті полягає у застосуванні потужного імпульсу, що «перебиває» вихідну намагніченість елемента. Натомість учені запропонували використовувати магнітне поле зі спеціально розрахованою змінною формою, яке переводить елемент зі стану «0» у стан «1» найбільш енергетично вигідним шляхом.
Для розробки таких імпульсів дослідники застосували теорію оптимального управління — математичний інструментарій, що дозволяє знайти мінімально витратний спосіб переведення системи з одного стану в інший. Комп’ютерне моделювання проводилось для одношарових ван-дер-ваальсових магнетиків Fe₃GaTe₂, Fe₃GeTe₂ та CrSBr.
У змодельованих матеріалах спіни вдалося узгоджено розгорнути за 1–10 пікосекунд. Амплітуда оптимізованого магнітного поля виявилась більш ніж удесятеро нижчою, ніж при традиційному перемиканні. Енергія одного переключення в нових моделях склала 0,94–9,7 нДж проти 42,8–91,2 нДж при звичайних магнітних імпульсах.
Додаткова оптимізація розмірів пристрою, магнітної анізотропії та коефіцієнта затухання теоретично дозволяє знизити витрати до фемтоджоулів. За розрахунками авторів, за певних параметрів новий підхід може виявитись ефективнішим за технології STT-MRAM і SOT-MRAM, де стан магнітного елемента змінюється струмами, що створюють момент перенесення спіну або спін-орбітальний момент.
Дослідники також зазначають, що запропонована методика може застосовуватись для управління струмами та лазерами, відкриваючи ширші можливості для оптимізації роботи з даними загалом.