Onderzoekers van de Universiteit van Tokio hebben een baanbrekend niet-vluchtig magnetisch schakelapparaat ontwikkeld dat in staat is om zijn toestanden binnen 40 picoseconden te veranderen. Dit gebeurt met een opmerkelijk laag energieverbruik en genereert veel minder warmte dan veel eerdere ultrafast schakelmethoden. Dit innovatieve apparaat kan mogelijk een oplossing bieden voor een van de grootste uitdagingen van moderne AI-hardware: de enorme energie- en koelingsvereisten die gepaard gaan met het verplaatsen en opslaan van data.
Het team bouwde het apparaat met behulp van een antiferromagnetisch materiaal genaamd mangaansn (Mn₃Sn). Ze toonden aan dat ultrakorte elektrische pulsen betrouwbaar de magnetische staat konden omschakelen, terwijl de opgeslagen informatie behouden bleef na het uitschakelen van de stroom. Dit is een belangrijke doorbraak, aangezien het de mogelijkheid biedt om informatie efficiënt op te slaan zonder dat er constante energie nodig is.
Bovendien demonstreerden ze een vergelijkbare schakeling met ultrafast fotostroompulsen, die werden gegenereerd door een telecom-band laser en een fotodiode. Deze techniek maakt het mogelijk om optische signalen rechtstreeks om te zetten in elektrische pulsen voor geheugenschrijvingen. Deze ontwikkeling kan niet alleen de snelheid van gegevensverwerking verbeteren, maar ook de energie-efficiëntie van gegevenscentra drastisch verhogen.
Op het meest fundamentele niveau is moderne computing eigenlijk de wetenschap van het schakelen van fysieke toestanden. Elke handeling binnen een computer — of het nu gaat om het spelen van een spel, het trainen van een AI-model, het openen van een browser-tab of het laden van een bestand uit de opslag — omvat uiteindelijk miljarden of triljoenen kleine fysieke toestandveranderingen. Transistors schakelen aan en uit, geheugencellen laden en ontladen, cache-toestanden worden bijgewerkt, data beweegt door interconnecties, en opslagcellen vangen of geven elektronen vrij.
De vooruitgang die deze onderzoekers hebben geboekt, zou een significante impact kunnen hebben op de toekomst van AI-technologieën en datacentra. Door de energieconsumptie te verlagen en de efficiëntie te verhogen, kunnen bedrijven mogelijk beter inspelen op de groeiende vraag naar krachtige en duurzame rekenkracht.
