Вчені IBM наближаються до практичного використання спінтроніки в комп'ютерних обчисленнях.

Вчені з IBM Research і Лабораторії фізики твердого тіла в ETH Zurich продемонстрували нову технологію, за допомогою якої можна управляти спіном, напрямком обертання електрона, і змусити переміщатися електрони, дотримуючись строгого встановлений порядок. При цьому, час фіксації спина електронів було збільшено в 30 разів порівняно з результатами попередніх експериментів. Тепер же час склало 1.1 наносекунду, що можна порівняти з тривалістю робочого циклу мікропроцесора з тактовою частотою 1 ГГц. А це, в свою чергу, вже дозволяє серйозно задуматися про використання спінтроніки в області комп'ютерних обчислень.

Сучасна обчислювальна техніка кодує і обробляє інформацію, представлену у вигляді рухомих електричних зарядів електронів, якщо говорити простіше, електричного струму. Однак, як добре відомо, такий метод має ряд серйозних обмежень, в той час, як розміри напівпровідникових приладів продовжують постійно зменшуватися, вони, ці прилади, невблаганно наближаються до межі, за яким перестане бути можливим керування потоком електронів. Спінтроніка може допомогти людям подолає цей наближається глухий кут, адже замість заряду електронів буде використовуватися їх спин, момент обертання.

У більш ранній час вчені-фізики спостерігали незрозумілий, але цікавий ефект. Було помічено, що електрони, що рухаються усередині напівпровідникового матеріалу, в деякі моменти часу спонтанно упорядковувалися і розбивалися на синхронно обертаються пари. Таке впорядкований рух зберігалося на відстані в десятки мікрометрів. Під час свого "вальсу" деякі електрони, наче люди під час танцю, змінювали свої пари, що робило їх всіх однією єдиною групою.

Вчені IBM використовуючи надзвичайно короткий імпульс лазерного світла, навчилися ініціювати таке впорядкований рух груп електронів, що обертаються в одному напрямку. Але, замість того, щоб спонтанно розгубити орієнтацію обертання, "ініційовані" електрони продовжували стабільно рухатися в одному напрямі, подібно до потоку людей на демонстрації.

Такий метод захоплення і управління спинами електронів був теоретично запропонований вченими ще в 2003 році, до останнього моменту часу деяким вченим вдавалося отримати тільки неявні і непрямі ознаки того, що цей ефект існує насправді. А вченим IBM вперше вдалося ініціювати і безпосередньо спостерігати за цим ефектом. Використовуючи технологію тимчасової скануючої мікроскопії, вчені визначили, що синхронне обертання електронів може дотримуватися при русі останніх на відстань більш ніж 10 мікрометрів, одну соту міліметра. Це, в свою чергу, вже дозволяє використовувати впорядковане обертання для реалізації обчислень простих логічних і арифметичних функцій.

Звичайно, шлях даної технології з лабораторії до ринку електроніки буде ще неймовірно довгий. Дослідження в області спінтроніки, які проводили вчені IBM, проводилися при температурі -233 градуси Цельсія. Але, в будь-якому випадку, нове відкриття, зроблене вченими IBM, дає людям безпрецедентний контроль над рухом магнітних "зарядів" в напівпровідникових пристроях, відкриває нові можливості та перспективи для створення малогабаритної і енергозберігаючої електроніки.