Крошечный лазерный луч может сделать компьютерную память в 1000 раз быстрее

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали новый способ хранения цифровой информации с использованием света вместо магнитов. Они показали, что точно формируя и уменьшая ультрабыстрый лазерный луч, можно переключать магнитные состояния материала — базовый процесс записи цифровых данных. По оценке исследователей, такой подход может работать более чем в 1000 раз быстрее обычных методов магнитного переключения; работа опубликована в «Природа: коммуникации».

Современные жесткие диски и другие системы хранения кодируют данные с помощью крошечных магнитных областей, а для записи обычно применяется внешнее магнитное поле, что требует значительной энергии и ограничивает скорость. Оптическое переключение использует световые импульсы крайне малой длительности и позволяет фокусировать энергию на очень малых областях. Ранее такие эксперименты удавались только на очень тонких магнитных структурах не более чем с тремя магнитными слоями и требовали света с определенной поляризацией. Команда обошла эти ограничения, оптически изменяя форму и размер луча, и продемонстрировала переключение в более толстой структуре из девяти чередующихся слоев платины и кобальта без необходимости специфической поляризации света.

Предложенный метод может позволить создавать меньшие и более плотные устройства оптической памяти: чем меньше луч, тем меньше и плотнее память. Более толстые магнитные структуры также способны лучше сохранять информацию в течение длительного времени. Однако до практического применения остаются серьезные инженерные препятствия: используемый специализированный ультрабыстрый лазер пока трудно интегрировать в компьютерные чипы. Исследователи изучают альтернативные магнитные материалы и лазерные системы, а также пытаются уменьшить луч до нескольких сотен нанометров с помощью оптических структур. Если эти задачи удастся решить, подход может открыть путь к компактной высокоплотной памяти с гораздо более быстрой записью данных.