Переключение между двумя состояниями — 0 и 1 — является основой цифровых технологий и опорой Интернета. Подавляющее большинство всех данных, которые мы загружаем, хранятся на магнитах в огромных центрах обработки данных по всему миру, связанных сетью оптических волокон.
Препятствия на пути к дальнейшему развитию Интернета можно свести к нескольким простым тезисам. В частности: скорость и потребление энергии полупроводниковыми или магнитными переключателями, которые обрабатывают и хранят наши данные, а также способность оптоволоконной сети обрабатывать их.
Новое открытие сверхбыстрого тумблера с использованием лазерного света на зеркальных пленках из сплава марганца, рутения и галлия, известного как MRG, может помочь с решением всех известных проблем.
Свет не только дает большое преимущество, когда дело касается скорости, но и магнитным переключателям не требуется питание для поддержания их состояния. Что еще более важно, теперь они предлагают перспективу быстрого мультиплексирования во временной области существующей оптоволоконной сети, что может позволить ей обрабатывать в десять раз больше данных.
Работая в лаборатории фотоники в CRANN, научно-исследовательском центре нанонауки Trinity, доктор Чандрима Банерджи и доктор Жан Бесбас использовали сверхбыстрые лазерные импульсы длительностью всего сотню фемтосекунд (одну десятитысячную миллиардную долю секунды) для переключения намагниченности тонких пленок. MRG туда и обратно. Направление намагничивания может указывать внутрь или наружу пленки.
С каждым последующим лазерным импульсом он резко меняет направление. Считается, что каждый импульс на мгновение нагревает электроны в MRG примерно на 1000 градусов, что приводит к изменению его намагниченности. Открытие сверхбыстрого переключения MRG было опубликовано в ведущем международном журнале Nature Communications.
Доктор Карстен Роде, старший научный сотрудник группы «Магнетизм и спиновая электроника» Физической школы Тринити, предполагает, что это открытие знаменует собой начало нового захватывающего направления исследований.
Комментируя работу, он сказал:
Нам предстоит проделать большую работу, чтобы полностью понять поведение атомов и электронов в твердом теле, которое далеко от равновесия в фемтосекундной шкале времени. В частности, как может магнетизм так быстро изменяться, подчиняясь фундаментальному закону физики, который гласит, что угловой момент должен сохраняться?
В следующем году Чандрима продолжит свою работу в Университете Хайфы, Израиль, с группой, которая может генерировать еще более короткие лазерные импульсы. Исследователи Trinity во главе с Карстеном планируют новый совместный проект с сотрудниками из Нидерландов, Франции, Норвегии и Швейцарии, направленный на доказательство концепции сверхбыстрого мультиплексирования во временной области волоконно-оптических каналов.
