Компьютерные процессоры следующих поколений будут работать, оперируя магнитными свойствами электронов, а не их электрическим зарядом, что позволит сделать их существенно более миниатюрными и снизить энергопотребление, уверены авторы исследования, опубликованного в журнале Nature.

Современные компьютерные микрочипы оперируют информацией с помощью электронов, воздействуя на их перемещения в электрических схемах с помощью электрических полей, которые взаимодействуют с электрическим зарядом элементарных частиц.

Несмотря на то, что такая технология давно и успешно используется, многие эксперты сходятся во мнении, что дальнейшая миниатюризация микропроцессоров, а следовательно и увеличение их производительности, едва ли возможны и неизбежно будут сопряжены с резким ростом энергопотребления процессоров.

Происходит это потому, что в микрочипах, единичный элемент которых в настоящее время по размерам едва превышает несколько десятков нанометров, на таких расстояниях начинают наблюдаться квантовые эффекты, в результате которых поведением электронов с помощью электрических полей становится трудно управлять. В частности, электроны начинают самопроизвольно перемещаться через диэлектрические барьеры, для предотвращения чего приходится затрачивать дополнительную энергию.

Физик Рон Янсен (Ron Jansen) и его коллеги из Университета Твенте в Нидерландах показали, что вместо того, чтобы использовать заряд электрона для обработки информации, можно использовать его собственные момент вращения — так называемый спин. Если представить себе электрон как вращающийся волчок, то спином условно можно назвать одно из направлений оси его вращения. Этот спин, в частности, определяет магнитные свойства материалов — если в каком-либо материале спины большинства электронов направлены в одну сторону, то такой материал обладает намагниченностью.
Если же научиться управлять направлением спинов электронов, то этим самым можно кодировать двоичный код, в форме которого информация в настоящее время обрабатывается во всех выч