Chercheurs au Département de physique, Université de Jyväskylä, Finlande, ont créé une théorie qui prédit les propriétés des nano-aimants manipulés avec des courants électriques. Cette théorie est utile pour les futures technologies quantiques. La recherche a été publiée dans Lettres d'examen physique .
Comment faire des mémoires magnétiques plus rapides ?
Dans les disques durs des ordinateurs, les informations sont stockées dans les états magnétiques de petits nano-aimants sous forme de zéros et de uns. "Zéro" est donc codé comme l'aimantation sud-nord, et "un" comme aimantation "nord-sud". L'écriture d'informations nécessite donc de tourner l'aimantation, alors que le lire signifie connaître l'état de l'aimantation. La vitesse des disques durs dépend donc de la vitesse à laquelle ces processus peuvent être réalisés. Le processus de lecture est basé sur des courants électriques et peut donc être rendu rapide. D'autre part, l'écriture doit généralement être effectuée via des champs magnétiques, ce qui est beaucoup plus lent. Depuis plus de 20 ans, les physiciens connaissent un processus, couple de transfert de rotation, avec lequel aussi l'écriture pourrait être réalisée à l'aide du courant électrique. Le problème qui entrave son utilisation dans les produits commerciaux est l'échauffement provoqué par ce processus. A cause de ce chauffage, le processus est plus sujet aux erreurs. La commutation de l'état de magnétisation est un processus stochastique, ce qui signifie que le résultat final n'est pas certain. Le problème devient plus difficile à mesure que la température augmente.
Précession aléatoire de l'aimantation
Les chercheurs ont réussi à développer une théorie permettant d'évaluer la probabilité des changements de l'aimantation dans des situations où elle est manipulée par le courant électrique. La même théorie fournit la probabilité du processus réciproque, pompage de rotation, où le mouvement de l'aimantation pompe du courant dans le circuit. Ce dernier procédé est utilisé pour la génération de radiofréquences, et aussi c'est stochastique, ce qui signifie que le courant pompé a des fluctuations aléatoires, bruit. En particulier, les chercheurs ont réussi à découvrir comment ce bruit se comporte dans la limite quantique de précession d'aimantation, où la fréquence de précession est grande. Les travaux antérieurs s'étaient concentrés sur les basses fréquences. Par conséquent, ce travail sera particulièrement utile pour les technologies quantiques basées sur le magnétisme.
Le résultat est très général et simple, mais le trouver nécessitait l'utilisation d'outils théoriques compliqués. "Trouver le résultat a demandé beaucoup de réflexion et de dérivations, mais je suis très content du résultat", raconte le post-doctorant Pauli Virtanen, maintenant à la Scuola Normale Superiore, Pise, qui s'est occupé du calcul détaillé. Professeur Tero Heikkilä, qui a fourni l'idée de l'œuvre, poursuit:"Ce type de calcul nécessite beaucoup d'intuition profonde. Maintenant, notre résultat peut être généralisé à des structures magnétiques plus complexes."
