p Cientistas da Far Eastern Federal University (FEFU, Vladivostok, Rússia) juntamente com colegas da Academia Chinesa de Ciências (Pequim) projetaram uma microestrutura de óxido de platina-cobalto-magnésio revestida por platina que é capaz de operar no modo lógico de três valores (verdadeiro / falso / não sei). Ele abre caminho para a construção de novos dispositivos eletrônicos e spintrônicos, processadores quânticos qutrit (três posições em vez de duas de qubits), e sistemas neuromórficos que imitam a atividade do cérebro humano. Um artigo relacionado foi publicado em Revisão Física Aplicada . p Os processadores de computador contemporâneos consomem muita energia, representam diferentes compartimentos com células de memória, e sua eficácia é limitada por uma lógica de dois valores (verdadeiro / falso). Esses três obstáculos restringem o desenvolvimento de dispositivos de computador no caminho da miniaturização e do desempenho rápido.

p Dentro de um projeto conjunto da Fundação Russa para Pesquisa Básica (RFBR) e da Academia Chinesa de Ciências, cientistas da Escola de Ciências Naturais, FEFU, desenvolveu uma microestrutura em forma de cruz que consiste em camadas nanométricas de platina, cobalto (apenas 0,8 nm), óxido de magnésio, e uma camada de revestimento de platina.

p A estrutura pode ser uma plataforma única atuando simultaneamente como processador e chip de memória. Esse recurso pode contribuir para a miniaturização dos dispositivos implementados na plataforma. Pode ser aplicado em dispositivos eletrônicos e spintrônicos operando na lógica de três valores, incluindo processadores qutrit quânticos (sistema de três níveis em vez de qubits de dois níveis), e sistemas neuromórficos que imitam a funcionalidade do cérebro humano.

p "Devido a uma certa sequência de camadas e troca dos spins do elétron na camada inferior de platina, somos capazes de controlar efetivamente três estados magnéticos na camada de cobalto. Esses estados correspondem aos modos lógicos de três valores que são -1, 1 e 0 ou verdadeiro, falso, não sei, nos termos da linguagem regular. A lógica de três valores (a lógica de Aristóteles) é muito superior à binária, Lógica booleana (0/1). Seus princípios estabelecem a base para computadores inteligentes em um futuro próximo. Esses novos dispositivos terão um desempenho superior, vida útil mais longa, e menor consumo de energia em comparação com dispositivos construídos sobre outros princípios, "disse Alexander Samardak, gerente de projeto do lado russo, professor associado de sistemas informáticos da Escola de Ciências Naturais FEFU.

p Para obter a corrente de spin e afetar a camada de cobalto, os cientistas aplicaram duas correntes cruzadas e um campo magnético no plano para mudar a simetria magnética. Ao mesmo tempo, eles induziram uma corrente de curto impulso passando pela camada inferior de platina. Como resultado, os spins dos elétrons com polaridade diferente (orientados "para cima" e "para baixo, "correspondendo aos modos 1 e 0) voltados para superfícies opostas da camada de platina, produzindo uma corrente de spin pura que afetava os spins dos elétrons da camada magnética. Sob certas condições, spins da camada de cobalto foram trocados. Isso significava que a célula mudou de 0 para 1 em analogia.

p Devido aos pulsos de corrente, que foram passados ​​por dois outros contatos localizados ortogonalmente (perpendicularmente), era possível controlar diferentes estados magnéticos na camada de cobalto, implementando assim diferentes estados da lógica de três valores. Descobriu-se que tais correntes ortogonais podem ser menores, e houve a oportunidade de controlar outros estados magnéticos estáveis ​​intermediários na estrutura em camadas, o que é importante para o desenvolvimento de dispositivos neuromórficos. Além disso, operações lógicas como AND, OU, NOT-AND e NOT-OR podem ser chamados na estrutura por meio de uma certa sequência de correntes cruzadas. É uma abordagem mais sofisticada e elegante do que um conjunto de portas semicondutoras (transistores, resistores, diodos) que são usados ​​atualmente.

p Alexander Samardak explicou que no artigo de pesquisa, os cientistas indicaram apenas a ponta do iceberg, e mais pesquisas são necessárias para alcançar dispositivos spintrônicos reais e sistemas neuromórficos operando na lógica de três valores.

p Primeiro, é necessário livrar-se do campo magnético constante aplicado para mudar a simetria magnética. Em segundo lugar, é necessário reduzir o tamanho da célula para 100-200 nm para implementar uma alta densidade dos elementos no chip. Em terceiro lugar, é necessário fornecer uma leitura precisa dos diferentes estados da camada magnética, que requer sensores de alta sensibilidade baseados no efeito da magnetorresistência de túnel.

p Os cientistas observam que o primeiro computador baseado na lógica de três valores foi desenvolvido na URSS no início dos anos 1960. Um grupo científico liderado pelo professor N. P. Brusentsov (Lomonosov Moscow State University) implementou o projeto chamado Setun. Contudo, Setun não era amplamente reconhecido, apesar de uma série de suas vantagens sobre as máquinas operadas por lógica binária.

p Nos últimos oito anos, cientistas do laboratório FEFU para tecnologias de filme cooperaram com colegas da Academia Chinesa de Ciências, líderes no campo da produção e do estudo de sistemas de película fina para spintrônica. Durante este tempo, eles desenvolveram vários projetos conjuntos em sensores magnéticos e sistemas de spin em nanoescala.