Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego i RIKEN CEMS stworzyli nieulotną pamięć opartą na antyferromagnetyku Mn₃Sn. Urządzenie wykazuje czas przełączania wynoszący 40 pikosekund, czyli 25 razy szybciej niż klasyczna DRAM, oraz minimalne wydzielanie ciepła.
Zespół fizyków z UTokyo i centrum RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS) zaprezentował prototyp urządzenia pamięciowego opartego na antyferromagnetycznym związku Mn₃Sn (mangan-cyna). Kluczowym parametrem nowego elementu pamięci jest szybkość przełączania stanów, która wyniosła 40 pikosekund. Dla porównania: typowe opóźnienie DRAM mieści się w zakresie 10–20 nanosekund, co czyni przedstawione rozwiązanie dwa rzędy wielkości szybszym.
Technologia opiera się na zasadach spintroniki, operując na momencie spinowym elektronu oprócz jego ładunku. W przeciwieństwie do powszechnych rozwiązań, nowa architektura wykazuje nieulotność: dane są zachowywane po odłączeniu zasilania. Dodatkową zaletą jest wysoka odporność na cykle przepisywania oraz niskie zużycie energii, wynikające z braku nagrzewania Joule’a podczas przełączania.
Naukowcy potwierdzili również możliwość zapisywania informacji za pomocą impulsów optycznych poprzez przetwornik fotoelektryczny. Właściwość ta pozwala na integrację obliczeń magnetycznych z interfejsami optoelektronicznymi, tworząc hybrydowe kanały transmisji danych. Opracowanie przypomina komercyjne próbki STT-MRAM, ale przewyższa je szybkością przełączania dzięki zastosowaniu materiału antyferromagnetycznego z zerowym polem rozproszenia.
W tym systemie interakcja między komponentami jest zorganizowana w następujący sposób. Prąd spolaryzowany spinowo w materiale Mn₃Sn generuje spinowo-orbitalny moment obrotowy, powodując reorientację domen antyferromagnetycznych w ciągu 40 ps. Przetwornik fotoelektryczny przekształca impuls świetlny w sygnał elektryczny, który moduluje opór zależny od spinu. Brak makroskopowego namagnesowania w Mn₃Sn eliminuje oddziaływanie magnetyczne między sąsiednimi komórkami, umożliwiając skalowanie gęstości zapisu bez przesłuchów.
Praktyczne znaczenie wyniku jest określone nie tyle przez częstotliwość taktowania, ile przez możliwość budowy nieulotnych pamięci podręcznych poziomu zerowego. Ponieważ opóźnienie 40 ps jest porównywalne z tranzystorami logicznymi, architektura von Neumanna może ewoluować w kierunku eliminacji luki między pamięcią RAM a rejestrami procesora, co będzie wymagać całkowitego przeprojektowania protokołów spójności danych.