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科学家利用光脉冲实现了近乎“零能耗”的超高速计算
加入时间:2019-05-17        来源:中国节能网


  本发明使用磁铁记录计算机数据,几乎零能耗,解决了如何在不带来高能源成本的情况下创造更快的数据处理速度的难题。
  
  今天的数据中心服务器消耗全球2%到5%的电力,产生的热量反过来需要更多的电力来冷却服务器。
  
  这个问题如此严重,微软甚至将数百项数据中心服务沉入大海,以保持它们的凉爽并降低成本。
  
  大多数数据通过磁性硬盘中称为自旋的小磁铁的方向被编码为二进制信息(分别为0和1)。磁读/写头是用来设置或检索信息使用电流耗散大量的能量。
  
  现在,发表在《自然》杂志上的一个国际研究小组已经解决了这个问题,他们用极短的光脉冲代替了电——光脉冲的持续时间只有万亿分之一秒——由磁铁顶部的特殊天线集中。
  
  这种新方法速度极快,但非常节能,因此磁铁的温度根本没有升高。
  
  该研究小组成员包括:曾供职于内梅亨大学(Radboud University)、现为兰开斯特大学(Lancaster University)的罗斯季斯拉夫•米哈洛夫斯基(Rostislav Mikhaylovskiy)博士、斯蒂芬•施劳德勒(Stefan Schlauderer)、克里斯托弗•兰格(ChristophLange)博士和雷根斯堡大学(Regensburg University)的鲁伯特•胡贝尔(Rupert Huber)教授、内梅亨大学(Radboud University)的阿列克谢•基梅尔(AlexeyKimel)教授以及俄罗斯科学院(Russian Academy of Sciences)的阿纳托利•兹维兹丁(Anatoly Zvezdin)教授。
  
  他们用超短光脉冲(持续时间为百万分之一秒)在远红外频率下脉冲磁铁,也就是所谓的太赫兹光谱范围,来演示这种新方法。
  
  然而,即使是现有最强的太赫兹光源也无法提供足够强的脉冲来改变磁铁的方向。
  
  这一突破是利用同一团队发现的自旋与太赫兹电场耦合的有效相互作用机制实现的。
  
  然后,科学家们在磁铁的顶部开发并制造了一个非常小的天线来集中并增强光的电场。这种最强的局部电场足以使磁铁的磁化在一万亿分之一秒内达到新的方向。
  
  磁铁的温度根本没有升高,因为这个过程只需要太赫兹光的一个量子能量——一个光子——每旋转一次。
  
  米哈伊洛夫斯基博士说:“创纪录的低能量损耗使这种方法具有可扩展性。
  
  未来的存储设备还将利用天线结构的出色空间定义,使实用的磁存储器同时具有最高的能源效率和速度。”
  
  他计划在兰开斯特大学(Lancaster University)与科克罗夫特研究所(Cockroft Institute)的加速器一起,利用这种新型超快激光进行进一步的研究。这种加速器能够产生强烈的光脉冲,从而允许开关磁铁,并确定磁记录的实际、基本速度和能量极限。

(责任编辑:书雪)
 
 
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