Onderzoekers van het Institute of Photonic Integration aan de TU Eindhoven zijn erin geslaagd om met één laserpuls een magnetische bit te schrijven. Dat is een belangrijke stap naar een supersnel en energiezuinig fotonisch geheugen.
De bits op een harde schijf worden geschreven met behulp van een extern magnetisch veld, dat de richting van de polen omhoog of omlaag dwingt. Het omklappen kan ook optisch met ultrakorte laserpulsen, maar omdat daar tot nu toe meerdere pulsen voor nodig waren, leverde dat vergeleken met magnetisch schakelen geen winst in snelheid en energieverbruik op.
Promovendus Mark Lalieu en begeleiders laten in Nature Communications zien dat zij in zogenaamde synthetische ferrimagneten wél met één femtosecondepuls bits kunnen schakelen. ‘Deze manier is honderd tot duizend keer sneller dan wat mogelijk is met de technologie van vandaag. Omdat de optische informatie wordt opgeslagen in magnetische bits zonder dat hierbij energieverslindende elektronica nodig is, heeft dit enorme potentie voor toekomstig gebruik in fotonische computerchips’, stelt Lalieu.
De onderzoekers pasten hun schakelmethode bovendien toe op een racetrackgeheugen, waarin de magnetische domeinen dankzij een elektrische stroom langs een draad bewegen. Zo maakt een net geschreven bit onmiddellijk ruimte voor een nieuwe. ‘Dit on the fly kopiëren van informatie tussen licht en magnetische racebanen, zonder tussenliggende elektronische stappen, is als het heen en weer springen tussen twee rijdende hogesnelheidstreinen, in plaats van dat je moet overstappen op een station. Je kunt je voorstellen hoeveel sneller en energiezuiniger dat is’, zegt hoogleraar Bert Koopmans van de TUE.
Om een compleet geheugen met een commercieel perspectief te maken, moeten er nog twee grote stappen worden gezet. Ten eerste moeten de data optisch worden uitgelezen en ten tweede moet de schaal worden gereduceerd van micro- naar nanoniveau. De Eindhovense onderzoeksgroep Physics of Nanostructures zet daar nu de tanden in.