Лого Сделано у нас
53

В ДВФУ разработали платформу для развития наноэлектроники и квантовых процессоров

 © www.nanonewsnet.ru

Ученые Школы естественных наук Дальневосточного федерального университета (ШЕН ДВФУ) вместе с коллегами из Китайской академии наук разработали микроструктуру из платины, кобальта и оксида магния, которая способна работать в режиме троичной логики («да» — «нет» — «не знаю»). На ее 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.

Статья об этом опубликована в Physical Review Applied.

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

В рамках совместного проекта Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) и Китайской академии наук ученые ШЕН ДВФУ разработали крестообразную микроструктуру, которая состоит из нанометровых слоев 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 ее 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 определенной последовательности слоев 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 недалекого будущего. Эти устройства будут обладать более высокой скоростью работы, длительным сроком жизни и низким энергопотреблением по сравнению с устройствами, реализованными на других принципах», — рассказал руководитель проекта с российской стороны, доцент кафедры компьютерных систем Школы естественных наук ДВФУ Александр Самардак.

Ученый объяснил, что в исследовании обозначена лишь вершина айсберга, и на пути к реальным устройствам спинтроники и нейроморфным системам на основе троичной логики требуется приложить еще много усилий.

Во-первых, нужно избавиться от постоянного магнитного поля, которое применяется для нарушения магнитной симметрии. Во-вторых, нужно уменьшить размер ячейки до 100-200 нм, чтобы реализовать высокую плотность упаковки элементов на микросхеме. В-третьих, нужно решить задачу по точному считыванию состояния магнитного слоя, для чего нужны высокочувствительные сенсоры, работающие на основе эффекта туннельного магнитосопротивления.

 © cs8.pikabu.ru

При этом ученый отметил любопытный факт, что первая ЭВМ на троичной логике была разработана в СССР еще в начале 60-х годов XX века. Проект назывался «Сетунь» и был реализован научной группой под руководством профессора Н.П. Брусенцова (МГУ имени М.В. Ломоносова). Однако ЭВМ «Сетунь» не получила широкого признания, несмотря на ряд преимуществ перед машинами, которые работали на основе двоичной логики (Булева логика).

Научная группа из лаборатории пленочных технологий Школы естественных наук ДВФУ уже 8 лет сотрудничает с коллегами из Китайской академии наук, которые лидируют в области получения и изучения тонкопленочных систем для спинтроники. За это время ученые реализовали несколько совместных проектов по магнитным сенсорам и наноразмерным спиновым системам.

  • 0
    kolop kolop
    21.04.2012:11:16

    Всё то хорошо, даже отлично. Но. Такое ощущение, что будет как в СССР: изобретений очень много (даже опережающие свое время), а вот с внедрением как-то плохо. Скорее, эти научные изыскания внедрит Китай, чем Россия. Объяснение очень простое: в Китае есть промышленность, которая сможет внедрить эти технологи в жизнь и начать продавать на их основе товар по всему миру, а Россия максимум, только малый тираж (в ручном режиме), как бы «только для себя».

    Очень обидно конечно, но пока что вижу такой сценарий. Тот кто читает это, может провести аналогию с товарами каждодневного потребления. Смотришь сколько вещей нужных и ненужных Китай может предложить и думаешь: почему у нас нельзя это делать? А всё из-за того, что в Китае есть, в большей части, всё что нужно для производства какой-то вещи. А в России, что-бы сделать товар, надо закупить сырьё или детали, а они с очень большой вероятностью будут заграничными и соответственно готовый товар будет проигрывать по цене китайскому. Я к чему клоню, пока, что на сегодняшнее время в России скорость внедрения в производство того и иного товара очень слабая и тяжело.

    А новости однозначно «+", наука всё-таки есть в России, что-бы там не говорили.

    Отредактировано: kolop~12:13 21.04.20
    • -1
      Kolyda Kolyda
      21.04.2012:45:09

      Я к чему клоню, пока, что на сегодняшнее время в России скорость внедрения в производство того и иного товара очень слабая и тяжело.

      Не в закупке комплектующих и материалов дело. На мой взгляд, нас, советских людей, приучили не спешить брать на себя ответственность за исполнение какого-либо проекта/изделия. Подспудная мыслЯ — Как бы чего не вышло, как бы не потерять свой номенклатурный статус, а с ним свободу и жизнь, заставляла, и заставляет по сей день, опасаться взваливать на себя кардинальные решения. И мы передали это своим детям, внукам. Естественно есть и у нас прорывные проекты и возглавившие их люди, но это мизер, и, как правило, имеющие поддержку на самом «верху».

      Почитайте воспоминания наших знаменитых конструкторов-производственников и поймете эту «кухню».

    • 0
      Нет аватара termometrix
      21.04.2016:44:25

      Скорее, эти научные изыскания внедрит Китай, чем Россия.

      Рынки сбыта,окупаемость…они лежат в основе внедрямости.

      Но. Такое ощущение, что будет как в СССР: изобретений очень много (даже опережающие свое время), а вот с внедрением как-то плохо.

      Когда СССР уже исчерпал своего внутреннего рынка и рынка СЭВ/всего лишь 350 млн людей/,внедрение инноваций предполагало постоянные гигантские перестройки всех цепочек хозяйства ,ради сохранения занятости на 100%,но и исчезновение целых отраслей за счет концентрации ресурсов в области новых отраслей и подотраслей,потеря экономической безопасности и самодостаточности.

      Современный мировой кризис это точная копия советского кризиса невозможности расширения рынков сбыта,этот механизм роста исчерпан.А другой механизм роста не существует по определению.

      Массовое внедрение инноваций становится нерантебильным,кроме в ограниченных сериях,прежде всего для оборонки наверно.

      Отредактировано: termometrix~20:36 21.04.20
    • 0
      Александр Ермаков
      22.04.2019:59:58

      Скорее, эти научные изыскания внедрит Китай, чем Россия.

      Возможно. Но Вы забываете «интеллектуальную собственность». Совместная разработка (так в тексте), полагает и совместные дивиденды от ее коммерческого использования. И не важно в какой стране производится окончательная сборка.

      Я, наверное, оптимист   

      Отредактировано: Александр Ермаков~20:00 22.04.20
Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,