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Datenverarbeitung: Speichergeschwindigkeit: Terahertz

Was nutzt es, wenn Daten mit Terahertz-Geschwindigkeit durch Glasfaserkabel jagen und am Rechner angekommen, um den Faktor Hundert langsamer verarbeitet werden? Forscher aus Mainz haben eine Technologie entwickelt, die die Datenverarbeitungsgeschwindigkeit auf Terahertz-Niveau bringt.

Forum KI-Bild Schmuck Bildquelle: © iStockphoto/MF3d-802824564

Als der kürzlich verstorbene Peter Grünberg den Physik-Nobelpreis 2007 für die Entdeckung des Riesenmagnetowiderstandes (GMR-Effekt) erhielt, deutete sich bereits an, dass von der Forschung dünnster (Nano-)Schichten noch wichtige Impulse ausgehen werden. Forscher der Akademie der Wissenschaften der Tschechischen Republik haben jetzt gemeinsam mit ihren Kollegen von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) eine Möglichkeit entdeckt, die Datenverarbeitungsgeschwindigkeit drastisch zu erhöhen. Genauer gesagt: um das Hundertfache, auf ein Terahertz.

Sogenannte antiferromagnetische Speicher erlauben eine wesentlich höhere Schreibgeschwindigkeit und ein höheres Datenvolumen. Ferromagnetische Materialien haben, was die mögliche Packungsdichte der Daten angeht Grenzen. Die Daten werden in Form winziger »Stabmagneten« gespeichert, die je nach Ausrichtung eine Null oder Eins symbolisieren. Liegen diese »Stabmagneten« zu dicht nebeneinander, beeinflussen sie sich gegenseitig. Auch die Geschwindigkeit, mit der diese Speicher mit Daten beschrieben werden können,  ist limitiert. Oberhalb eines Gigahertz steigt der notwendige Energieaufwand übermäßig an.

»Extrem schnell« werden Daten per Licht im Glasfaserkabel verschickt, so Prof. Dr. Jairo Sinova, Leiter der Gruppe »Interdisciplinary Spintronics Research« der JGU.  »Derzeit muss diese Geschwindigkeit für die Verarbeitung im Computer oder Fernseher gedrosselt werden – denn dort werden die Daten auf elektrischem Wege verarbeitet und gespeichert, die Geschwindigkeit liegt hier bei einigen hundert Gigahertz. Die antiferromagnetischen Speicher sind nun erstmals in der Lage, direkt mit den Daten im Terahertz-Bereich zu arbeiten.«

Bereits 2014 schickten die Forscher elektrischen Strom durch die Antiferromagneten und richteten die kleinen Speichereinheiten darauf auf diese Weise aus. Statt des damals benutzten »langsamen« Kabels »nutzen wir nun einen kurzen Laserpuls, über den wir einen elektrischen Strom induzieren. Dieser Strom richtet die ‚Stabmagneten‘, also die Spins, aus«, erklärt Sinova. Statt per Kabel arbeitet der neue Speicher also kabellos, statt direkten elektrischen Strom anzulegen, induziert man diesen durch Licht. Auf diese Weise konnten die Forscher die Geschwindigkeit drastisch erhöhen – und die Basis dafür legen, dass künftig auch Ultra-High-Definition-Bilder ruckelfrei beim Nutzer ankommen.