Ricerca pubblicata mercoledì, in Rapporti scientifici sulla natura delinea una mappa teorica per utilizzare il materiale ferroelettrico per elaborare le informazioni utilizzando una logica multivalore - un salto oltre i semplici valori e zeri che costituiscono i nostri attuali sistemi informatici che potrebbero consentirci di elaborare le informazioni in modo molto più efficiente.

Il linguaggio dei computer è scritto in soli due simboli:uno e zero, significa sì o no. Ma un mondo di possibilità più ricco ci aspetta se potessimo espanderci a tre o più valori, in modo che lo stesso switch fisico possa codificare molte più informazioni.

"Più importante, questa nuova unità logica consentirà l'elaborazione delle informazioni utilizzando non solo "sì" e "no", ma anche operazioni “o si o no” o “forse”, " ha detto Valerii Vinokur, uno scienziato dei materiali e Distinguished Fellow presso l'Argonne National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e l'autore corrispondente sull'articolo, insieme a Laurent Baudry con l'Università di Scienza e Tecnologia di Lille e Igor Lukyanchuk con l'Università di Picardie Jules Verne.

Questo è il modo in cui funziona il nostro cervello, e sono qualcosa dell'ordine di un milione di volte più efficienti dei migliori computer che siamo mai riusciti a costruire, consumando ordini di grandezza in meno di energia.

"Il nostro cervello elabora molte più informazioni, ma se le nostre sinapsi fossero costruite come lo sono i nostri computer attuali, il cervello non solo bollirebbe ma evaporerebbe dall'energia che usano, " Disse Vinokur.

Mentre i vantaggi di questo tipo di elaborazione, chiamata logica multivalore, sono noti da tempo, il problema è che non abbiamo scoperto un sistema materiale che possa implementarlo. Proprio adesso, i transistor possono funzionare solo come "acceso" o "spento, " quindi questo nuovo sistema dovrebbe trovare un nuovo modo per mantenere costantemente più stati, oltre ad essere facile da leggere e scrivere e, idealmente, lavorare a temperatura ambiente.

Da qui Vinokur e l'interesse del team per i ferroelettrici, una classe di materiali la cui polarizzazione può essere controllata con campi elettrici. Poiché i ferroelettrici cambiano fisicamente forma quando cambia la polarizzazione, sono molto utili nei sensori e in altri dispositivi, come gli ecografi medici. Gli scienziati sono molto interessati a sfruttare queste proprietà per la memoria del computer e altre applicazioni; ma la teoria alla base del loro comportamento sta ancora emergendo.

Il nuovo documento delinea una ricetta con cui potremmo sfruttare le proprietà di film molto sottili di una particolare classe di materiale ferroelettrico chiamato perovskite.

Secondo i calcoli, i film di perovskite potrebbero contenere due, tre, o anche quattro posizioni di polarizzazione che sono energeticamente stabili - "così potrebbero 'fare clic' in posizione, e quindi fornire una piattaforma stabile per la codifica delle informazioni, " Disse Vinokur.

Il team ha calcolato queste configurazioni stabili e come manipolare la polarizzazione per spostarla tra posizioni stabili utilizzando campi elettrici, ha detto Vinokur.

"Quando ci rendiamo conto di questo in un dispositivo, aumenterà enormemente l'efficienza delle unità di memoria e dei processori, " ha detto Vinokur. "Questo offre un passo significativo verso la realizzazione del cosiddetto calcolo neuromorfo, che si sforza di modellare il cervello umano."

Vinokur ha detto che il team sta lavorando con degli sperimentatori per applicare i principi per creare un sistema funzionante.

Lo studio, intitolato "Cella di memoria multibit protetta da simmetria ferroelettrica, " è stato pubblicato l'8 febbraio.