Científicos de la Universidad Federal del Lejano Oriente (FEFU, Vladivostok, Rusia) junto con colegas de la Academia de Ciencias de China (Beijing) han diseñado una microestructura de óxido de platino-cobalto-magnesio recubierta de platino que es capaz de operar en modo lógico de tres valores (verdadero / falso / no sé). Allana el camino para la construcción de nuevos dispositivos electrónicos y espintrónicos, procesadores cuánticos qutrit (tres posiciones en lugar de dos de qubits), y sistemas neuromórficos que imitan la actividad del cerebro humano. Un artículo relacionado se publica en Revisión física aplicada .

Los procesadores de computadora contemporáneos consumen mucha energía, representan diferentes compartimentos con celdas de memoria, y su eficacia está limitada por la lógica de dos valores (verdadero / falso). Estos tres obstáculos frenan un mayor desarrollo de los dispositivos informáticos en el camino hacia la miniaturización y el rendimiento rápido.

Dentro de un proyecto conjunto de la Fundación Rusa para la Investigación Básica (RFBR) y la Academia de Ciencias de China, científicos de la Facultad de Ciencias Naturales, FEFU, desarrolló una microestructura en forma de cruz que consta de capas nanométricas de platino, cobalto (solo 0,8 nm), Óxido de magnesio, y una capa de revestimiento de platino.

La estructura puede ser una única plataforma que actúa simultáneamente como procesador y chip de memoria. Esta característica puede contribuir a la miniaturización de los dispositivos implementados en la plataforma. Podría aplicarse en dispositivos electrónicos y espintrónicos que operan en la lógica de tres valores, incluidos los procesadores cuánticos qutrit (sistema de tres niveles en lugar de qubits de dos niveles), y sistemas neuromórficos que imitan la funcionalidad del cerebro humano.

"Debido a una cierta secuencia de capas y al cambio de los giros de los electrones en la capa inferior de platino, podemos controlar eficazmente tres estados magnéticos en la capa de cobalto. Estos estados corresponden a los modos lógicos de tres valores que son -1, 1 y 0 o verdadero, falso, no lo se en términos del lenguaje regular. La lógica de tres valores (la lógica de Aristóteles) es muy superior a la binaria, Lógica booleana (0/1). Sus principios sientan las bases para las computadoras inteligentes en un futuro próximo. Estos nuevos dispositivos tendrán un mayor rendimiento, una vida más larga, y menor consumo de energía en comparación con los dispositivos basados ​​en otros principios, "dijo Alexander Samardak, director de proyectos del lado ruso, profesor asociado de sistemas informáticos de la Facultad de Ciencias Naturales de la FEFU.

Para obtener la corriente de espín y afectar la capa de cobalto, los científicos aplicaron dos corrientes cruzadas y un campo magnético en el plano para cambiar la simetría magnética. Al mismo tiempo, indujeron una corriente de impulso corto que atravesaba la capa inferior de platino. Como resultado, los espines de electrones con diferente polaridad (orientados "hacia arriba" y "hacia abajo, "correspondiente a los modos 1 y 0) girado a superficies opuestas de la capa de platino, produciendo una corriente de espín pura que afectó a los espines de los electrones de la capa magnética. Bajo ciertas condiciones, se cambiaron los giros de la capa de cobalto. Significaba que la celda cambiaba de 0 a 1 en analogía.

Debido a los pulsos de corriente, que pasaron a través de otros dos contactos ubicados ortogonalmente (perpendicularmente), fue posible controlar diferentes estados magnéticos en la capa de cobalto, implementando así diferentes estados de la lógica de tres valores. Resultó que tales corrientes ortogonales pueden ser más bajas, y hubo una oportunidad de controlar otros estados magnéticos estables intermedios en la estructura en capas, que es importante para el desarrollo de dispositivos neuromórficos. Es más, operaciones lógicas como AND, O, NOT-AND y NOT-OR se pueden llamar en la estructura por medio de una cierta secuencia de corrientes cruzadas. Es un enfoque más sofisticado y elegante que un conjunto de puertas semiconductoras (transistores, resistencias diodos) que se utilizan actualmente.

Alexander Samardak explicó que en el artículo de investigación, los científicos indicaron solo la punta del iceberg, y se requiere más investigación para lograr dispositivos espintrónicos reales y sistemas neuromórficos que funcionen con una lógica de tres valores.

Primero, es necesario deshacerse del campo magnético constante aplicado para cambiar la simetría magnética. En segundo lugar, es necesario reducir el tamaño de la celda a 100-200 nm para implementar una alta densidad de elementos en el chip. En tercer lugar, es necesario entregar una lectura precisa de los diferentes estados de la capa magnética, lo que requiere sensores de alta sensibilidad basados ​​en el efecto de la magnetorresistencia del túnel.

Los científicos señalan que la primera computadora basada en la lógica de tres valores se desarrolló en la URSS a principios de la década de 1960. Un grupo científico encabezado por el profesor N. P. Brusentsov (Universidad Estatal Lomonosov de Moscú) implementó el proyecto llamado Setun. Sin embargo, Setun no fue ampliamente reconocido, a pesar de varias de sus ventajas sobre las máquinas operadas por lógica binaria.

Durante los últimos ocho años, Los científicos del laboratorio FEFU para tecnologías cinematográficas han cooperado con colegas de la Academia de Ciencias de China, líderes en el campo de la producción y el estudio de sistemas de película fina para espintrónica. Durante este tiempo, han desarrollado varios proyectos conjuntos sobre sensores magnéticos y sistemas de espín a nanoescala.