L'utilizzo di impulsi di luce ultracorti consente la commutazione estremamente economica di un magnete da un orientamento stabile (freccia rossa) a un altro (freccia bianca). Questo concetto consente l'archiviazione delle informazioni ultraveloce con un'efficienza energetica senza precedenti. Credito:© Brad Baxley (parttowhole.com)
Gli scienziati hanno creato un'elaborazione dei dati superveloce che utilizza impulsi luminosi invece dell'elettricità.
L'invenzione utilizza magneti per registrare dati informatici che consumano praticamente zero energia, risolvendo il dilemma di come creare velocità di elaborazione dei dati più elevate senza i relativi costi energetici elevati.
I server dei data center odierni consumano tra il 2 e il 5% del consumo globale di elettricità, producendo calore che a sua volta richiede più energia per raffreddare i server.
Il problema è così grave che Microsoft ha persino immerso centinaia dei suoi servizi di data center nell'oceano nel tentativo di mantenerli freschi e ridurre i costi.
La maggior parte dei dati sono codificati come informazioni binarie (rispettivamente 0 o 1) attraverso l'orientamento di minuscoli magneti, chiamati giri, negli hard disk magnetici. La testina magnetica di lettura/scrittura viene utilizzata per impostare o recuperare informazioni utilizzando correnti elettriche che dissipano enormi quantità di energia.
Ora un team internazionale che pubblica in Natura ha risolto il problema sostituendo l'elettricità con impulsi di luce estremamente brevi, della durata di un trilionesimo di secondo, concentrati da speciali antenne sopra un magnete.
Questo nuovo metodo è superveloce ma così efficiente dal punto di vista energetico che la temperatura del magnete non aumenta affatto.
Il team include il dott. Rostislav Mikhaylovskiy, precedentemente alla Radboud University e ora alla Lancaster University, Stefan Schlauderer, Dr. Christoph Lange e Professor Rupert Huber dell'Università di Regensburg, Il professor Alexey Kimel della Radboud University e il professor Anatoly Zvezdin dell'Accademia delle scienze russa.
Hanno dimostrato questo nuovo metodo facendo pulsare un magnete con lampi di luce ultracorti (della durata di un milionesimo di milionesimo di secondo) a frequenze nel lontano infrarosso, la cosiddetta gamma spettrale dei terahertz.
Però, anche le più potenti sorgenti esistenti della luce terahertz non hanno fornito impulsi abbastanza forti per cambiare l'orientamento di un magnete fino ad oggi.
La svolta è stata ottenuta utilizzando l'efficiente meccanismo di interazione di accoppiamento tra spin e campo elettrico terahertz, che è stato scoperto dalla stessa squadra.
Gli scienziati hanno quindi sviluppato e fabbricato un'antenna molto piccola sopra il magnete per concentrare e quindi migliorare il campo elettrico della luce. Questo campo elettrico locale più forte è stato sufficiente per portare la magnetizzazione del magnete al suo nuovo orientamento in appena un trilionesimo di secondo.
La temperatura del magnete non è aumentata affatto poiché questo processo richiede l'energia di un solo quanto di luce terahertz, un fotone, per spin.
Il Dr. Mikhaylovskiy ha dichiarato:"La perdita di energia record-bassa rende questo approccio scalabile.
I futuri dispositivi di archiviazione sfrutterebbero anche l'eccellente definizione spaziale delle strutture dell'antenna, consentendo pratiche memorie magnetiche con contemporaneamente la massima efficienza energetica e velocità".
Ha in programma di condurre ulteriori ricerche utilizzando il nuovo laser ultraveloce della Lancaster University insieme agli acceleratori del Cockroft Institute che sono in grado di generare intensi impulsi di luce per consentire la commutazione di magneti e determinare i limiti pratici e fondamentali di velocità ed energia della registrazione magnetica.
