Российские исследователи вместе с китайскими коллегами смогли создать технологию, обрабатывающую информацию с помощью троичной, а не двоичной логики. Она может стать основой миниатюрных устройств электроники и спинтроники, квантовых процессоров на основе кутритов и нейроморфных вычислительных схем.
В опубликованной в журнале Physical Review Applied работе рассказывается о создании крестообразной микроструктуры, состоящей из нанослоев платины, кобальта, оксида магния, которая также покрыта слоем платины. Она может выполнять функцию как процессора, так и запоминающего устройства. Благодаря этому на ее платформе можно создать электронные или спинтронные схемы на троичной логике, квантовые процессоры, оперирующие кутритами (в отличие от кубитов они имеют три возможных состояния}, и нейроморфные системы, имитирующие функционал головного мозга.
Чтобы получить спиновый ток и воздействовать на слой кобальта, ученые использовали два перекрестных электрических потока и магнитное поле с нарушенной симметрией. При этом по нижнему слою платины ток шел в виде коротких импульсов. Благодаря этому разные спины электронов смещались к разным сторонам платинового слоя, создавая чистый спиновый ток, который затем оказывал влияние на спины электронов магнитного слоя. При определенных условиях исследователям удалось добиться изменения ориентации спинов в слое кобальта, что аналогично смене нуля и единицы в обычном транзисторе.
Также авторы смогли реализовать в слое кобальта разные состояния троичной логики. Сделать это получилось благодаря импульсам тока, которые ученые пропускали по двум другим перпендикулярным контактам. Выяснилось, что величину таких ортогональных токов можно снизить. Также исследователи смогли контролировать и другие промежуточные устойчивые магнитные состояния, что можно использовать для реализации нейроморфных устройств.
Более того, они смогли создать в одной микроструктуре набор логических операций — «И», «ИЛИ», «НЕ-И» и «НЕ-ИЛИ». Этого удалось достичь с помощью определенной последовательности перекрестных токов, а не набора полупроводниковых вентилей (транзисторов, сопротивлений, диодов), как это происходит сейчас. Открытие в перспективе также поможет уменьшить размеры вычислительных устройств.
