Группа специалистов из Московского физико-технического института (МФТИ) и Московского государственного университета (МГУ) предложила новую технологию создания сверхбыстрой памяти.

Исследования проводились под руководством Александра Голубова, руководителя лаборатории квантовых топологических явлений в сверхпроводниках МФТИ, сообщают "Комментарии".

Учёные разработали принципиально новый тип ячеек памяти на основе сверхпроводников: такая память, как утверждается, может функционировать в сотни раз быстрее, чем распространённые сегодня типы запоминающих устройств.

Специалисты предлагают делать элементарные ячейки памяти на основе квантовых эффектов в "сэндвичах" сверхпроводник - диэлектрик (или другой материал) - сверхпроводник, предсказанных в 1960-е годы британским физиком Брайаном Джозефсоном. Электроны в таких "сэндвичах" (их называют "контактами Джозефсона") могут туннелировать из одного слоя сверхпроводника в другой, проходя сквозь диэлектрик.

Наибольший практический интерес в настоящее время представляют джозефсоновские контакты с использованием ферромагнетиков в качестве середины "сэндвича". В элементах памяти на их основе информация кодируется в направлении вектора магнитного поля в ферромагнетике.

Но у таких схем есть два принципиальных недостатка: во-первых, невысокая плотность "упаковки" элементов памяти - на плату нужно наносить дополнительные цепи для подпитки ячеек при считывании или записи информации; а во-вторых, вектор намагниченности нельзя менять быстро, что ограничивает скорость записи.

Группа физиков из МФТИ и МГУ предложила кодировать данные в джозефсоновских ячейках в величине тока сверхпроводимости. Изучая контакты сверхпроводник - нормальный металл/ферромагнетик - сверхпроводник - барьер - сверхпроводник, учёные обнаружили, что при определённых продольных и поперечных размерах слоёв система может иметь два минимума энергии, а значит, находиться в одном из двух различных состояний. Эти два минимума можно использовать для записи данных - нулей и единиц.

Для переключения системы из "нуля" в "единицу" и обратно предлагается использовать инъекционные токи, протекающие через один из слоёв сверхпроводника. Считывать же состояние можно с помощью тока, который проходит через всю структуру. Эти операции требуют в сотни раз меньше времени, чем измерения намагниченности или перемагничивания ферромагнетика.

"Предложенная нами схема работы ячейки памяти не требует затрат времени на процессы намагничивания и размагничивания. Благодаря этому операции чтения и записи занимают лишь сотни пикосекунд, в зависимости от материалов и геометрии конкретной системы, в то время как традиционные схемы требуют в сотни и даже тысячи раз больше времени", - отмечает Голубов.