反強磁性体のデータを読み取る新しい方法により、コンピュータのメモリとしての使用が可能になります

2023 年 8 月 14 日

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南洋理工大学、南洋理工大学

シンガポール南洋理工大学（NTUシンガポール）の研究者が率いる科学者たちは、コンピューターが情報に迅速にアクセスできるようにし、既存の材料の制限を回避する高速メモリチップの代替材料の開発で大幅な進歩を遂げた。

彼らは、反強磁性体として知られるこれらの代替材料に保存された、以前は読み取りが困難であったデータを理解できる方法を発見しました。

研究者らは、反強磁性体は従来のシリコン製のものよりエネルギー効率が高い可能性があるため、コンピューターのメモリチップを製造するのに魅力的な材料であると考えている。 反強磁性体で作られたメモリチップは、特定の磁性材料で作られたチップに特有のサイズや速度の制約や破損の問題を受けません。

コンピュータのデータは、1 と 0 の文字列からなるコードとして保存されます。 現在、反強磁性体が数値 1 または 0 を表現できるように構成することにより、反強磁性体にデータを「書き込む」方法が存在します。

しかし、反強磁性体からこのデータを「読み取る」ことは、過去には材料がどの番号でコード化されているかを把握できる実用的な方法がなかったため、研究者にとってとらえどころのないことが判明しました。

現在、NTU 物理数理科学部 (SPMS) の Gao Weibo 准教授が率いる科学者たちは、解決策を発見しました。

2023年6月にNature誌オンライン版に掲載された彼らの実験結果は、宇宙空間の寒さに近い超低温において、反強磁性体に電流を流すと、反強磁性体の両端に独特の電圧が測定されることを示した。

この電圧が正か負かに応じて、科学者は反強磁性体が 1 または 0 としてコード化されているかを判断できます。これにより、材料に保存されているデータを読み取ることができます。

「私たちの発見は、材料が取り得る 2 つの状態を区別できるため、反強磁性体に保存されたデータを読み取る簡単な方法を提供します」とガオ准教授は述べています。 「この発見は、将来、コンピューターのメモリに反強磁性体を使用する研究を前進させるでしょう。」

ランダム アクセス メモリ (RAM) とも呼ばれるコンピュータ メモリ用のチップは、コンピュータでソフトウェアを開いたりドキュメントを編集したりする場合などに、データにすばやくアクセスするために使用されます。

反強磁性体で作られたメモリチップは、強磁性体と呼ばれる磁性材料で作られたメモリチップよりも、1 状態と 0 状態の間を約 100 倍速く変化できるため、より速くデータを保存および変更できると期待されています。 これは、リソースを大量に消費するコンピューティング タスクに役立ちます。

イスラエルのワイツマン科学研究所、日本の物質・材料研究機構、中国の重慶大学の研究者もNTU主導の研究に貢献した。

この研究結果は、知的および社会に大きな影響を与える学際的研究に対するNTU 2025戦略計画の主要な焦点を例示している。

コンピュータメモリは伝統的にシリコンマイクロチップで構成されています。 しかし過去数十年にわたり、研究者らはコバルトと鉄の合金から作られた強磁性体と呼ばれる磁性材料をメモリチップに使用することを検討しており、現在では人工知能や宇宙用途で使用されている。 これは、強磁性チップがシリコンチップよりもエネルギー効率が高いためでもあります。