அதிவேக ஸ்பீன்ட்ரோனிக்ஸ் அசத்தும் ஆராய்ச்சியாளர்கள்

டோஹோகு பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள், முதன்முறையாக, சுழல் மின்னியல் அடிப்படையிலான நிகழ்தகவு பிட் (P-பிட்) இன் நானோ விநாடி செயல்பாட்டிற்கான தொழில்நுட்பத்தை உருவாக்கியுள்ளனர். இது “ஏழை மனிதனின் குவாண்டம் பிட்” (q-பிட்) என அழைக்கப்படுகிறது.

மறைந்த இயற்பியலாளர் பெய்ன்மேன் திறமையான கணக்கிடுதலை செயல்படுத்த அளவிலான நிகழ்தகவுகளை கையாளும் திறன் கொண்ட ஒரு நிகழ்தகவு கணினியைக் கற்பனை செய்தார். “சுழல் மின்னியலைப் பயன்படுத்தி, எங்கள் சமீபத்திய தொழில்நுட்பம் ஃபென்மேனின் கொள்கையை உணர்ந்து கொள்வதில் முதல் படியை உருவாக்கியது” என்று தோஹோகு பல்கலைக்கழகத்தின் மின் தொடர்பு ஆராய்ச்சி நிறுவனத்தின் பேராசிரியரும் ஆய்வின் முதன்மை ஆசிரியருமான ஷுன் கனாய் கூறினார்.

காந்த சுரங்கப்பாதை சந்திப்புகள் (Magnetic tunnel junctions) நிலையற்ற நினைவகத்தின் அல்லது MRAM-ன் முக்கிய அங்கமாகும். அங்கு, வெப்ப ஏற்ற இறக்கங்கள் பொதுவாக தகவல்களின் நிலையான சேமிப்பிற்கு ஏற்றதாக இல்லை.

மறுபுறம், P-பிட்கள், வெப்ப நிலையற்ற (சீரற்ற) MTJ-களில் இந்த வெப்ப ஏற்ற இறக்கங்களுடன் செயல்படுகின்றன. டோஹோகு பல்கலைக்கழகத்திற்கும் பர்டூ பல்கலைக்கழகத்திற்கும் இடையிலான முந்தைய கூட்டு ஆராய்ச்சியானது, அறை வெப்பநிலையில் ஒரு சுழல் மின்னியல் அடிப்படையிலான நிகழ்தகவு கணினியை மில்லி விநாடி-நீண்ட தளர்வு நேரங்களுடன் கூடிய MTJ-க்களைக் கொண்டது.

நிகழ்தகவு கணினிகளை ஒரு சாத்தியமான தொழில்நுட்பமாக மாற்றுவதற்கு, P-பிட்டின் ஏற்ற இறக்க நேர அளவைக் குறைக்கும் மிகக் குறைவான தளர்வு நேரங்களைக் கொண்ட சீரற்ற MTJ-க்களை உருவாக்குவது அவசியம். அவ்வாறு செய்வது கணக்கீட்டு வேகம்/துல்லியத்தை திறம்பட அதிகரிக்கும். காந்தமயமாக்கல் திசை ஒவ்வொரு 8 நானோ விநாடிகளுக்கு சராசரியாக முந்தைய உலக சாதனையை விட 100 மடங்கு வேகமாக இருந்தது.

என்ட்ரோபியைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் இந்த மிகக் குறுகிய தளர்வு நேரத்தின் பொறிமுறையை குழு விளக்கினர். இது முன்னர் காந்தமயமாக்கல் இயக்கவியலுக்காகக் கருதப்படாத அமைப்புகளின் சீரற்ற தன்மையைக் குறிக்கப் பயன்படுகிறது. காந்தமயமாக்கல் இயக்கவியலில் என்ட்ரோபியை நிர்வகிக்கும் ஒரு உலகளாவிய சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி, MTJ-க்களில் காந்த அனிசோட்ரோபியின் பெரிய அளவுகளுடன் என்ட்ரோபி விரைவாக அதிகரிக்கிறது என்பதைக் கண்டுபிடித்தனர். குறுகிய தளர்வு நேரங்களை அடைவதற்கு குழு வேண்டுமென்றே ஒரு தளத்தில் எளிதான காந்த அச்சைப் பயன்படுத்தியது.

“வளர்ந்த MTJ தற்போதைய குறைக்கடத்தி பின்-இறுதி-வரி செயல்முறைகளுடன் ஒத்துப்போகிறது மற்றும் உயர் செயல்திறன் நிகழ்தகவு கணினிகளின் எதிர்கால உணர்தலைக் காட்டுகிறது” என்று கனாய் கூறினார். “என்ட்ரோபி உள்ளிட்ட காந்தமயமாக்கல் இயக்கவியலின் எங்கள் தத்துவார்த்த கட்டமைப்பும் பரந்த விஞ்ஞான தாக்கத்தைக் கொண்டுள்ளது, இறுதியில் புள்ளிவிவர இயற்பியலில் விவாதத்திற்குரிய சிக்கல்களுக்கு பங்களிக்கும் சுழல் மின்னியல் திறனைக் காட்டுகிறது.”

References:

• Jia, X., Yang, J., Wang, Z., Chen, Y., Li, H. H., & Zhao, W. (2018, January). Spintronics based stochastic computing for efficient Bayesian inference system. In 2018 23rd Asia and South Pacific Design Automation Conference (ASP-DAC) (pp. 580-585). IEEE.
• Zada, Z., Ullah, H., Zada, R., Zada, S., Laref, A., Azam, S., … & Irfan, M. (2021). Structure stability, half metallic ferromagnetism, magneto-electronic and thermoelectric properties of new zintl XCr2Bi2 (X= Ca, Sr) compounds for spintronic and renewable energy applications. Physica B: Condensed Matter, 607, 412866.