光脈沖可實現無能耗超高速計算

據物理學家組織網15日報道，科學家已經創建了用光脈沖代替電力進行超高速計算的方法，新方法使用磁鐵來記錄計算機的數據，幾乎沒有能耗，使人們能在不支付高額電力成本的情況下獲得更快的處理速度。

今天，數據中心服務器的耗電量占全球總耗電量的2%到5%，這些服務器還會發熱，因此需要更多電力來冷卻。這個問題目前已經非常嚴重。

大多數數據通過磁性硬盤中微小磁鐵的指向(自旋)來編碼二進制信息(0或1)，磁讀/寫頭需要使用大量電流來設置或讀取信息，而這會浪費大量能源。

現在，英國蘭開斯特大學、德國雷根斯堡大學、荷蘭奈梅亨大學以及俄羅斯科學院的科學家組成的國際團隊，在《自然》雜志撰文指出，他們用極短的光脈沖(持續時間為萬億分之一秒)代替電力解決了這個問題。

在最新研究中，研究團隊朝磁體發射遠紅外頻率(所謂的太赫茲光譜范圍)內的超短光脈沖，然而，即使是現有最強的太赫茲光源提供的脈沖也不足以來切換磁鐵的方向。因此，研究人員制造了一個非常小的天線，放在磁鐵頂部，以便集中增強光的電場，這個最強的局部電場足以在萬億分之一秒內改變磁鐵的磁化方向。而且，磁體的溫度沒有增加，因為每次自旋，僅需太赫茲光的一個量子(光子)的能量。

蘭開斯特大學的羅斯季斯拉夫·米哈伊洛夫斯基博士說：“這一方法的能量損失極低，可以進行擴展。”

研究人員稱，未來的存儲設備還將利用天線結構，實現實用的磁存儲，同時最大限度提高能效和速度。

研究人員計劃使用位于蘭開斯特大學的新的超快激光器和位于科克羅夫特研究所的加速器進一步研究，這些加速器能產生強烈的光脈沖，可切換磁鐵并確定磁記錄的速度以及能量極限。