Slovenski znanstveniki spet med svetovno elito

Članek skupine za neravnovesno dinamiko Odseka za kompleksne snovi pod vodstvom prof. dr. Dragana Mihailovića opisuje električno krmiljenje nove vrste spominskega elementa z rekordno hitrostjo. Pri tem so se do zdaj raziskovalci srečevali z dvema problemoma: s premajhno hitrostjo spominskih elementov in s prevelikim gretjem superračunalnikov. Hitrost spominskih elementov je namreč danes največji omejitveni faktor hitrosti superračunalnikov, ki jih uporablja vsak od nas, ko brskamo po Googlu, Amazonu, eBay. In prav pri teh računalnikih je problem počasnosti delovnega spomina zelo akuten, so sporočili z Inštituta Jožef Stefan.

Slovenci za desetkrat izboljšali svetovni rekord

Eksperimentalno delo, v katerem so ključni del prispevali dr. Igor Vaskivskyi, Ian Mihailović in Damjan Svetin, prikazuje delovanje rekordno hitrega električno krmiljenega spominskega elementa, v katerem zapis traja le 40 pikosekund. Dosedanji svetovni rekord je imela ameriška skupina, njen uspeh je bil predstavljen  v reviji Science leta 2012. Skupina Instituta Jožef Stefan pa je njihov rekord izboljšala za približno 10-krat. Za primerjavo, današnji najhitrejši spomin zapiše podatkovni bit v 2000 pikosekundah.

Skupini raziskovalcev z Instituta Jožef Stefan pod vodstvom prof. dr. Dragana Mihailovića je uspelo dvojno odkritje. Foto: Inštitut Jožef Stefan

Prav tako pomemben problem pa je tudi gretje tovrstnih superračunalnikov. Zato so ti po navadi locirani blizu izvirov hladne vode za hlajenje (npr. Norveška, Irska), pogosto pa so še dodatno hlajeni z utekočinjenimi plini. Prav zato je odkritje slovenskih raziskovalcev še posebej pomembno, saj novoodkriti spomin deluje pri nizkih temperaturah pod -70 C.

Objavljena naprava temelji na nedavno odkritem optičnem pojavu skritega kvantnega stanja iste skupine, objavljenega v reviji Science leta 2014, zdaj potrjeni električno krmiljeni spomin pa odpira pot do novih uporabnih rekordno hitrih spominov za nizkotemperaturne računalnike. Čeprav današnji procesorji še ne delujejo s tako hitrostjo, je novi spomin združljiv z obstoječimi, saj sta arhitektura čipov in način uporabe podobna obstoječim memristorskim spominom, torej z današnjo elektroniko. Deluje pa enako dobro tudi počasneje, kar olajša razvoj tehnologije. Za demonstracijo rekordno hitrega zapisa pa je še vedno potreben laser, saj se zapis naredi posredno: 5-voltni električni sunek znanstveniki najprej generirajo z optičnim elementom, ta pa potem spremeni upor v  spominskem elementu in tako zapiše bit informacije.

Raziskave raziskovalcev Instituta Jožef Stefan so potekale v okviru projekta evropskega raziskovalnega sklada (ERC), ki je sicer namenjen izključno temeljnim raziskavam.