Dispositivos lógicos e de memória, como os discos rígidos de computadores, agora usam mecanismos nanomagnéticos para armazenar e manipular informações. Ao contrário dos transistores de silício, que têm limitações de eficiência fundamentais, eles não requerem energia para manter seu estado magnético:a energia é necessária apenas para ler e escrever informações.

Um método de controlar o magnetismo usa corrente elétrica que transporta spin para escrever informações, mas isso geralmente envolve o fluxo de carga. Porque isso gera perda de calor e energia, os custos podem ser enormes, particularmente no caso de grandes farms de servidores ou em aplicativos como inteligência artificial, que requerem uma grande quantidade de memória. Rodar, Contudo, pode ser transportado sem carga com o uso de um isolante topológico - um material cujo interior é isolante, mas que pode suportar o fluxo de elétrons em sua superfície.

Em um recém-publicado Revisão Física Aplicada papel, pesquisadores da Universidade de Nova York apresentam uma chave de rotação topológica controlada por voltagem (vTOPSS) que requer apenas campos elétricos, ao invés de correntes, para alternar entre dois estados lógicos booleanos, reduzindo significativamente o calor gerado e a energia usada. A equipe é formada por Shaloo Rakheja, professor assistente de engenharia elétrica e de computação na NYU Tandon School of Engineering, e Andrew D. Kent, professor de física da NYU e diretor do Centro de Fenômenos Quânticos da Universidade, junto com Michael E. Flatté, professor da Universidade de Iowa.

Rakheja emprega uma analogia simples para explicar o impacto de alternar entre dois estados de maneira mais eficaz. "Imagine se você estivesse preparando uma receita e tivesse que ir para uma sala diferente sempre que precisasse de um ingrediente antes de retornar à cozinha para adicioná-lo, "Ela diz." É igualmente ineficiente quando as partes do hardware de computação necessárias para fazer um cálculo e as partes necessárias para armazená-lo não estão bem integradas. "

Embora dispositivos de heteroestrutura como os deles, composto por um isolador magnético e isolante topológico, ainda são um pouco mais lentos do que os transistores de silício, vTOPSS aumenta a funcionalidade e as possibilidades de design de circuito, pois possui lógica integrada e memória não volátil. "Isso é basicamente uma questão de experiência do usuário e recursos adicionais, "Rakheja diz.

Como o vTOPPS reduzirá a dependência da memória em nuvem, também tem potencial para tornar a computação mais segura, pois os hackers terão maior dificuldade em obter acesso ao hardware de um sistema. As próximas etapas incluirão otimização adicional no nível de materiais e design para melhorar a velocidade de comutação, bem como desenvolver protótipos.