دانشمندان خواص جدیدی از مغناطیس کشف کردند که می تواند کامپیوترهای ما را تغییر دهد — ScienceDaily


وسایل الکترونیکی ما دیگر نمی توانند منقبض شوند و در آستانه داغ شدن هستند. اما در یک کشف جدید از دانشگاه کپنهاگ، محققان یک خاصیت اساسی مغناطیس را کشف کرده‌اند که ممکن است برای توسعه نسل جدیدی از کامپیوترهای قدرتمندتر و کمتر داغ‌تر شود.

کوچک‌سازی مداوم اجزای رایانه‌هایی که الکترون‌ها را به عنوان وسیله نقلیه خود برای انتقال اطلاعات دارند، به چالش کشیده شده است. در عوض، می‌توان از مغناطیس استفاده کرد و در نتیجه توسعه رایانه‌های ارزان‌تر و قدرتمندتر را ادامه داد. این یکی از دیدگاه‌هایی است که دانشمندان مؤسسه نیلز بور (NBI)، دانشگاه کپنهاگ، امروز یک کشف جدید را در مجله منتشر کردند. ارتباطات طبیعت

“عملکرد یک کامپیوتر شامل ارسال جریان الکتریکی از طریق یک ریزتراشه است. در حالی که مقدار آن ناچیز است، جریان نه تنها اطلاعات را منتقل می کند، بلکه به گرم کردن تراشه نیز کمک می کند. هنگامی که تعداد زیادی از اجزا را محکم بسته بندی کنید، گرما افزایش می یابد. یک مشکل. این یکی از دلایلی است که ما به حد مجاز برای کوچک کردن اجزا رسیده ایم. یک کامپیوتر مبتنی بر مغناطیس از مشکل گرمای بیش از حد جلوگیری می کند.” پروفسور کیم لفمن، فیزیک ماده متراکم، NBI می گوید.

“کشف ما دستور مستقیمی برای ساخت کامپیوتر بر اساس مغناطیس نیست. بلکه ما یک خاصیت مغناطیسی اساسی را فاش کرده‌ایم که اگر می‌خواهید چنین کامپیوتری طراحی کنید، باید کنترل کنید.”

مکانیک کوانتومی شتاب را متوقف می کند

برای درک این کشف، باید بدانیم که مواد مغناطیسی لزوماً جهت گیری یکنواخت ندارند. به عبارت دیگر، مناطقی با قطب شمال و جنوب مغناطیسی ممکن است در کنار هم وجود داشته باشند. این نواحی دامنه نامیده می شوند و مرز بین حوزه قطب شمال و جنوب دیوار دامنه است. در حالی که دیوار دامنه یک شی فیزیکی نیست، اما دارای چندین ویژگی ذره مانند است. از این رو، این نمونه ای از چیزی است که فیزیکدانان از آن به عنوان شبه ذرات یاد می کنند، به معنای پدیده های مجازی که شبیه ذرات هستند.

“به خوبی ثابت شده است که می توان موقعیت دیوار حوزه را با اعمال میدان مغناطیسی جابجا کرد. در ابتدا، دیوار به طور مشابه به یک جسم فیزیکی که در معرض گرانش است واکنش نشان می دهد و تا زمانی که به سطح زیر برخورد کند شتاب می گیرد. با این حال، قوانین دیگر. کیم لفمن توضیح می‌دهد که در دنیای کوانتومی کاربرد دارد.

در سطح کوانتومی، ذرات نه تنها اشیاء هستند، بلکه امواج نیز هستند. این امر در مورد یک شبه ذره مانند یک دیوار حوزه نیز صدق می‌کند. ویژگی‌های موج نشان می‌دهد که با برهمکنش دیوار با اتم‌های اطراف، شتاب کاهش می‌یابد. به زودی، شتاب به طور کامل متوقف می شود و موقعیت دیوار شروع به نوسان می کند.”

فرضیه سوئیز الهام بخش بود

پدیده مشابهی برای الکترون ها دیده می شود. در اینجا، به نوسانات بلوخ معروف است که به افتخار فیزیکدان آمریکایی-سوئیزی و برنده جایزه نوبل فلیکس بلوخ که آن را در سال 1929 کشف کرد، نامگذاری شده است. اکنون – کمی بیش از یک ربع قرن بعد – کیم لفمن و همکارانش موفق شدند این فرضیه را تأیید کنند. تیم تحقیقاتی حرکت دیواره های دامنه را در ماده مغناطیسی CoCl2 ∙ 2D2O مورد مطالعه قرار داده است.

ما مدت‌هاست می‌دانیم که می‌توان این فرضیه را تأیید کرد، اما همچنین فهمیدیم که این امر مستلزم دسترسی به منابع نوترونی است. به‌طور منحصربه‌فرد، نوترون‌ها علیرغم اینکه بار الکتریکی ندارند، به میدان‌های مغناطیسی واکنش نشان می‌دهند. کیم لفمن می گوید: مطالعات مغناطیسی.

تقویت برای تحقیق در مغناطیسی

منابع نوترونی ابزارهای علمی در مقیاس بزرگ هستند. در سرتاسر جهان، تنها بیست امکانات وجود دارد و رقابت برای زمان پرتو شدید است. بنابراین، تنها در حال حاضر تیم موفق به دریافت داده های کافی برای رضایت ویراستاران Nature Communications شده است.

“ما به ترتیب در NIST در ایالات متحده و ILL در فرانسه زمان پرتو داشته ایم. خوشبختانه، با عملیاتی شدن ESS (منبع Spallation اروپا، ویرایش) در لوند، سوئد، شرایط برای تحقیقات مغناطیسی بسیار بهبود خواهد یافت. کیم لفمن می‌گوید: «زمان پرتو بهتر می‌شود، زیرا دانمارک یکی از مالکان تأسیسات است. کیفیت نتایج تقریباً 100 برابر بهتر می‌شود، زیرا ESS یک منبع نوترونی بسیار قدرتمند خواهد بود».

برای روشن‌تر شدن، او تاکید می‌کند که حتی اگر مکانیک کوانتومی درگیر باشد، یک کامپیوتر مبتنی بر مغناطیس نوعی کامپیوتر کوانتومی نخواهد بود:

“انتظار می رود در آینده، کامپیوترهای کوانتومی قادر به مقابله با وظایف بسیار پیچیده باشند. اما حتی در آن زمان، ما همچنان به کامپیوترهای معمولی برای محاسبات معمولی تر نیاز خواهیم داشت. اینجاست که کامپیوترهای مبتنی بر مغناطیس ممکن است جایگزین های مناسبی نسبت به کامپیوترهای فعلی شوند. “



منبع

Matthew Newman

Matthew Newman Matthew has over 15 years of experience in database management and software development, with a strong focus on full-stack web applications. He specializes in Django and Vue.js with expertise deploying to both server and serverless environments on AWS. He also works with relational databases and large datasets
[ Back To Top ]