Conmutación ll-óptica. Los datos se almacenan en forma de "bits", que contiene 0 digital (polos norte abajo) o 1 (polos norte arriba). La escritura de datos se logra "cambiando" la dirección de los polos mediante la aplicación de pulsos láser cortos (en rojo). Crédito:Universidad Tecnológica de Eindhoven
La luz es la forma más eficiente desde el punto de vista energético de mover información. Todavía, la luz presenta una gran limitación:es difícil de almacenar. Como una cuestión de hecho, Los centros de datos dependen principalmente de discos duros magnéticos. Sin embargo, en estos discos duros, la información se transfiere a un costo energético que hoy en día se dispara. Investigadores del Instituto de Integración Fotónica de la Universidad Tecnológica de Eindhoven (TU / e) han desarrollado una 'tecnología híbrida' que muestra las ventajas de los discos duros ligeros y magnéticos.
Los pulsos de luz ultracortos (femtosegundos) permiten que los datos se escriban directamente en una memoria magnética de una manera rápida y con una alta eficiencia energética. Es más, tan pronto como la información esté escrita (y almacenada), avanza dejando espacio para vaciar dominios de memoria para que se llenen con nuevos datos. Esta investigación, publicado en Comunicaciones de la naturaleza , promete revolucionar el proceso de almacenamiento de datos en futuros circuitos integrados fotónicos.
Los datos se almacenan en discos duros en forma de 'bits', diminutos dominios magnéticos con un polo norte y un polo sur. La dirección de estos polos ('magnetización'), determina si los bits contienen un 0 digital o un 1. La escritura de los datos se logra "cambiando" la dirección de magnetización de los bits asociados.
Ferrimagnetos sintéticos
Convencionalmente la conmutación ocurre cuando se aplica un campo magnético externo, lo que forzaría la dirección de los polos hacia arriba (1) o hacia abajo (0). Alternativamente, la conmutación se puede lograr mediante la aplicación de un pulso láser corto (femtosegundo), que se llama conmutación totalmente óptica, y da como resultado un almacenamiento de datos más eficiente y mucho más rápido.
Mark Lalieu, Doctor. candidato en el Departamento de Física Aplicada de TU / e:'La conmutación totalmente óptica para el almacenamiento de datos se conoce desde hace aproximadamente una década. Cuando se observó por primera vez la conmutación totalmente óptica en materiales ferromagnéticos, entre los materiales más prometedores para los dispositivos de memoria magnética, este campo de investigación obtuvo un gran impulso ”. Sin embargo, la conmutación de la magnetización en estos materiales requiere múltiples pulsos de láser y, por lo tanto, tiempos de escritura de datos prolongados.
Escritura de datos sobre la marcha en dispositivos de memoria de pistas. Los bits magnéticos (1 y 0) se escriben mediante pulsos láser (pulsos rojos, lado izquierdo), y los datos se transportan a lo largo de la pista hacia el otro lado (flechas negras). En el futuro, Los datos también pueden leerse ópticamente (pulsos rojos, lado derecho). Crédito:Universidad Tecnológica de Eindhoven
Almacenar datos mil veces más rápido
Lalieu, bajo la dirección de Reinoud Lavrijsen y Bert Koopmans, fue capaz de lograr una conmutación totalmente óptica en ferrimagnetos sintéticos, un sistema de material muy adecuado para aplicaciones de datos espintrónicos, utilizando pulsos de láser de un solo femtosegundo, aprovechando así la alta velocidad de escritura de datos y la reducción del consumo de energía.
Entonces, ¿cómo se compara la conmutación totalmente óptica con las tecnologías modernas de almacenamiento magnético? Lalieu:"La conmutación de la dirección de magnetización utilizando la conmutación totalmente óptica de un solo pulso es del orden de picosegundos, que es aproximadamente de 100 a 1000 veces más rápido de lo que es posible con la tecnología actual. Es más, como la información óptica se almacena en bits magnéticos sin la necesidad de componentes electrónicos que consumen mucha energía, tiene un enorme potencial para su uso futuro en circuitos integrados fotónicos ".
Escritura de datos 'sobre la marcha'
Además, Lalieu integró la conmutación totalmente óptica con la llamada memoria de pista, un cable magnético a través del cual los datos, en forma de bits magnéticos, se transporta de manera eficiente utilizando una corriente eléctrica. En este sistema, los bits magnéticos se escriben continuamente con luz, e inmediatamente transportado a lo largo del cable por la corriente eléctrica, dejando espacio para vaciar bits magnéticos y, por lo tanto, nuevos datos para ser almacenados.
Koopmans:"Esta copia 'sobre la marcha' de información entre pistas de carreras luminosas y magnéticas, sin pasos electrónicos intermedios, es como saltar de un tren de alta velocidad en movimiento a otro. De un 'Thalys fotónico' a un 'ICE magnético', sin paradas intermedias. Comprenderás el enorme aumento de velocidad y la reducción del consumo energético que se puede conseguir de esta forma ”.
Esta investigación se realizó con alambres micrométricos. En el futuro, Deben diseñarse dispositivos más pequeños en la escala nanométrica para una mejor integración en los chips. Además, trabajando hacia la integración final del dispositivo de memoria fotónica, el grupo de Física de la Nanoestructura también está actualmente ocupado con la investigación sobre la lectura de los datos (magnéticos), que también se puede hacer de forma totalmente óptica.
