Логин:   Пароль:  

Соцсети



Ещё в разделе
Опрос

Как вам наш ресурс ?

Отлично
Хорошо
Удов.
Плохо


Результаты
Все опросы

Партнёры

Наномагнитные логические устройства и память могут работать с максимально допустимой эффективностью

Расчёты, проведённые сотрудниками Калифорнийского университета в Беркли, показали, что энергоэффективность наномагнитных логических устройств и памяти может приближаться к теоретическому пределу Ландауэра.
Автор: Дмитрий Сафин
Написал: Amro Дата: 2011-07-13 01:05
Расчёты, проведённые сотрудниками Калифорнийского университета в Беркли, показали, что энергоэффективность наномагнитных логических устройств и памяти может приближаться к теоретическому пределу Ландауэра.

Утверждение, сформулированное 50 лет назад физиком из IBM Рольфом Ландауэром, связывает между собой термодинамику и теорию информации, а также определения энтропии, которые даются в рамках этих двух дисциплин.
Учёный подчёркивал, что информация не существует сама по себе: каждый её бит кодируется с помощью некоей реальной системы, подчиняющейся фундаментальным законам физики. К этим закономерностям, естественно, относится второе начало термодинамики («закон неубывания энтропии»), а принцип Ландауэра можно считать его логическим следствием.

Обычно принцип формулируют так: любое необратимое действие вроде стирания бита информации требует совершения работы над системой и сопровождается рассеянием энергии (выделением теплоты), минимально возможное количество которой равно k•Т•ln2, где k — константа Больцмана. Если температура соответствует комнатной, на одну операцию, к примеру, приходится не менее 17,8 мэВ. Обойти такое ограничение в классической физике не получится, поскольку нарушение принципа означало бы возможность конструирования вечного двигателя второго рода; в чисто квантовом случае это правило, как совсем недавно выяснили учёные из Швейцарии и Великобритании, не действует.

Энергия, затрачиваемая на одну необратимую операцию в современных вычислительных системах, работу которых обеспечивает движение электронов, намного превосходит установленные Ландауэром величины. «Мы пока не можем подобраться даже к увеличенному на порядок предельному значению, — замечает руководитель нового исследования Джеффри Бокор (Jeffrey Bokor). — Если бы кому-то удалось этого добиться, снижение энергопотребления оказалось бы очень заметным».

Г-н Бокор и его коллеги занимаются разработкой оригинальных запоминающих элементов и логических устройств, основанных на наноразмерных магнитах. Значения «0» и «1» в таких системах кодируются ориентацией полюсов магнита, а взаимодействие расположенных рядом битов позволяет реализовать логические операции.

Чтобы оценить возможности наномагнитов, авторы выполнили теоретические расчёты с применением стохастического уравнения Ландау — Лифшица — Гильберта, которое описывает динамику намагниченности в твёрдых телах. Как оказалось, при выполнении определённых условий энергия, рассеиваемая при стирании магнитного бита, подходит к упомянутой выше величине k•Т•ln2. Кроме того, системы наномагнитов подчиняются «обобщённому» принципу Ландауэра, сформулированному для логических действий.

Впрочем, современные наномагнитные устройства работают под управлением магнитных полей, для создания которых используются те же электрические токи, и снизить рассеиваемую энергию до значений, сравнимых с теоретическим минимумом, всё равно не удаётся. «Сейчас мы пытаемся найти более экономичный способ стирания битов и изменения полярности наномагнитов, — говорит профессор Бокор. — Возможно, нам помогут мультиферроики — материалы с уникальным сочетанием электрических и магнитных свойств».


science.compulenta.ru

Похожие страницы :

Рейтинг:
Комментарии: (0)

Пока комментариев нет
2006-2015г. © Научно-Образовательный портал "Вся Физика"
Копирование материалов с данного сайта разрешено, при условии наличия ссылки на ресурс "Вся Физика"
Страница создана за 0.049 секунды