Компьютер говорит «не знаю»

В ДВФУ разработана платформа для наноэлектроники и квантовых процессоров.

Учёные Школы естественных наук Дальневосточного федерального университета (ШЕН ДВФУ) вместе с коллегами из Китайской академии наук разработали микроструктуру из платины, кобальта и оксида магния, которая может работать в режиме троичной логики («да» – «нет» – «не знаю»). На её основе можно будет строить миниатюрные устройства электроники и спинтроники, квантовые процессоры, оперирующие кутритами (три состояния в отличие от кубитов), и нейроморфные системы, имитирующие функционал человеческого мозга.

Современные процессоры потребляют много энергии, физически отделены от ячеек памяти, а их эффективность ограничена двоичной логикой («1» – «0», «включён» – «выключен»). Это три главные причины, которые препятствуют дальнейшему развитию вычислительной техники по пути миниатюризации и быстродействия.

Во исполнение совместного проекта Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) и Китайской академии наук учёные ШЕН ДВФУ (Владивосток) разработали крестообразную микроструктуру, которая состоит из нанометровых слоёв платины, кобальта (всего 0,8 нм), оксида магния и покрывающего слоя платины.

Такая структура может быть и процессором, и блоком памяти одновременно, что способствует миниатюризации устройств, реализованных на её платформе: работающих на троичной логике устройств электроники и спинтроники (электроники, функционирующей на спиновом токе), в том числе квантовых процессоров, оперирующих кутритами (три состояния в отличие от кубитов), и нейроморфных систем, имитирующих функционал головного мозга.

«Благодаря определённой последовательности слоёв и переключению спинов электронов в нижнем слое платины мы смогли эффективно управлять тремя магнитными состояниями в слое кобальта, которые соответствуют основным позициям троичной логики (“–1”, “1” и “0” или “да” – “нет” – “не знаю”). Троичная логика (логика Аристотеля) намного превосходит двоичную, булеву логику (“0” – “1”). Принципы троичной логики могут лечь в основу “умных” вычислительных машин недалёкого будущего. Эти устройства будут обладать более высокой скоростью работы, длительным сроком жизни и низким энергопотреблением по сравнению с устройствами, реализованными на других принципах», — рассказал Александр Самардак, руководитель проекта с российской стороны, доцент кафедры компьютерных систем Школы естественных наук ДВФУ.

Учёный указал на любопытный факт: первая ЭВМ на троичной логике была разработана в СССР ещё в начале 1960-х годов. Проект назывался «Сетунь» и был реализован научной группой под руководством профессора Николая Брусенцова (МГУ им. М. В. Ломоносова). Однако ЭВМ «Сетунь» не получила широкого признания, несмотря на ряд преимуществ перед машинами, которые работали на основе двоичной логики.

Научная группа из лаборатории плёночных технологий ШЕН ДВФУ уже восемь лет сотрудничает с коллегами из Китайской академии наук, которые лидируют в области получения и изучения тонкоплёночных систем для спинтроники. За это время учёные реализовали несколько совместных проектов по магнитным сенсорам и наноразмерным спиновым системам.

По материалам статьи Chirality-Reversible Multistate Switching via Two Orthogonal Spin-Orbit Torques in a Perpendicularly Magnetized System; W.L. Yang, C.H. Wan, Z.R. Yan, X. Zhang, Maksim E. Stebliy, X. Wang, C. Fang, C.Y. Guo, Y.W. Xing, T.Y. Ma, Alexey V. Ognev, Alexander S. Samardak, Mean-Jue Tung, G.Q. Yu, and X.F. Han; журнал Physical Review Applied, февраль 2020 г.

Источник: Коммерсантъ
Фото: Matt Laskowski / Flickr

Вы можете отметить интересные вам фрагменты текста, которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.

Помог ли вам материал?
0    0