光脉冲可实现无能耗超快计算

2019-05-17 15:52

据物理学家组织网15日报道，科学家已经创建了用光脉冲代替电力进行超高速计算的方法，新方法使用磁铁来记录计算机的数据，几乎没有能耗，使人们能在不支付高额电力成本的情况下获得更快的处理速度。

今天，数据中心服务器的耗电量占全球总耗电量的2％到5％，这些服务器还会发热，因此需要更多电力来冷却。这个问题目前已经非常严重。

大多数数据通过磁性硬盘中微小磁铁的指向（自旋）来编码二进制信息（0或1），磁读／写头需要使用大量电流来设置或读取信息，而这会浪费大量能源。

现在，英国兰开斯特大学、德国雷根斯堡大学、荷兰奈梅亨大学以及俄罗斯科学院的科学家组成的国际团队，在《自然》杂志撰文指出，他们用极短的光脉冲（持续时间为万亿分之一秒）代替电力解决了这个问题。

在最新研究中，研究团队朝磁体发射远红外频率（所谓的太赫兹光谱范围）内的超短光脉冲，然而，即使是现有最强的太赫兹光源提供的脉冲也不足以来切换磁铁的方向。因此，研究人员制造了一个非常小的天线，放在磁铁顶部，以便集中增强光的电场，这个最强的局部电场足以在万亿分之一秒内改变磁铁的磁化方向。而且，磁体的温度没有增加，因为每次自旋，仅需太赫兹光的一个量子（光子）的能量。

兰开斯特大学的罗斯季斯拉夫·米哈伊洛夫斯基博士说：“这一方法的能量损失极低，可以进行扩展。”

研究人员称，未来的存储设备还将利用天线结构，实现实用的磁存储，同时最大限度提高能效和速度。

研究人员计划使用位于兰开斯特大学的新的超快激光器和位于科克罗夫特研究所的加速器进一步研究，这些加速器能产生强烈的光脉冲，可切换磁铁并确定磁记录的速度以及能量极限。

（记者：刘霞）