Dispositifs logiques et mémoire, comme les disques durs des ordinateurs, utilisent maintenant des mécanismes nanomagnétiques pour stocker et manipuler l'information. Contrairement aux transistors au silicium, qui ont des limitations fondamentales d'efficacité, ils ne nécessitent aucune énergie pour maintenir leur état magnétique :l'énergie n'est nécessaire que pour lire et écrire des informations.

Une méthode de contrôle du magnétisme utilise un courant électrique qui transporte le spin pour écrire des informations, mais cela implique généralement une charge fluide. Parce que cela génère de la chaleur et des pertes d'énergie, les coûts peuvent être énormes, en particulier dans le cas de grandes fermes de serveurs ou dans des applications comme l'intelligence artificielle, qui nécessitent des quantités massives de mémoire. Tournoyer, cependant, peut être transporté sans charge à l'aide d'un isolant topologique, un matériau dont l'intérieur est isolant mais qui peut supporter le flux d'électrons à sa surface.

Dans une nouvelle publication Examen physique appliqué papier, des chercheurs de l'Université de New York présentent un commutateur de spin topologique à tension contrôlée (vTOPSS) qui ne nécessite que des champs électriques, plutôt que des courants, pour basculer entre deux états logiques booléens, réduisant considérablement la chaleur générée et l'énergie utilisée. L'équipe est composée de Shaloo Rakheja, professeur assistant en génie électrique et informatique à la NYU Tandon School of Engineering, et Andrew D. Kent, professeur de physique à l'Université de New York et directeur du Center for Quantum Phenomena de l'Université, aux côtés de Michael E. Flatté, professeur à l'Université de l'Iowa.

Rakheja utilise une analogie simple pour expliquer plus efficacement l'impact de la commutation entre deux états. "Imaginez si vous prépariez une recette et que vous deviez aller dans une autre pièce chaque fois que vous aviez besoin d'un ingrédient avant de retourner dans la cuisine pour l'ajouter, " dit-elle. " C'est tout aussi inefficace lorsque les portions de matériel informatique nécessaires pour faire un calcul et les portions nécessaires pour le stocker ne sont pas bien intégrées. "

Alors que les appareils à hétérostructure comme le leur, composé d'un isolant magnétique et d'un isolant topologique, sont encore légèrement plus lents que les transistors au silicium, vTOPSS augmente les fonctionnalités et les possibilités de conception de circuits, car il a une logique intégrée et une mémoire non volatile. "C'est finalement une question d'expérience utilisateur et de fonctionnalités ajoutées, " dit Rakheja.

Étant donné que vTOPPS réduira la dépendance à la mémoire cloud, il a également le potentiel de rendre l'informatique plus sûre, car les pirates auront plus de difficultés à accéder au matériel d'un système. Les prochaines étapes comprendront une optimisation supplémentaire au niveau des matériaux et de la conception pour améliorer la vitesse de commutation, ainsi que le développement de prototypes.