Wenn es nach den Physikern der University of California in Berkeley geht, sollen Computerchips zukünftig aus Nano-Stabmagneten anstelle der bisherigen elektronischen Elementen bestehen. Die Forscher zeigen im „Journal Physical Review Letters“, dass magnetische Schaltkreise möglich sind und sehr energieeffizient seien.
Da in diesen magnetischen Schaltkreisen kein Strom fließt, kommt es nicht zu den daraus folgenden Energieverlusten. Professor für Elektrotechnik und Informatik an der UC Berkeley, Jeffrey Bokor, erklärt: „Im Prinzip wäre es meiner Meinung nach möglich, echte Schaltkreise zu bauen, die am Landauer-Limit arbeiten“. Dabei ist das Landauer-Limit eine theoretische Untergrenze für den Energieverbrauch bei einer Rechenoperation – gemessen an physikalischen Prinzipien. Dieses Limit soll bei magnetischen Schaltkreisen eine Million Mal niedriger liegen als bei heutigen Computern.
Dabei kommt es in der heutigen Elektronik durch elektrische Widerstände der Elektronenbewegung in den Schaltkreisen zu hohen Verlustleistungen. „Bei einem magnetischen Computer dagegen gibt es keinerlei bewegte Elektronen“, erklärt Brian Lamson, UC Berkeley-Doktorand. Damit würden auch entsprechende Verluste ausbleiben.
Man hat bisher nur in Simulationen betrachtet, ob derartige magnetische Schaltkreise funktionieren würden. Dabei geben die Ausrichtungen der einzelnen Magnetpole die Bit-Werte an (1 und 0). Mehrere Nanomagneten würden sich nach den Untersuchungen auf engem Raum wie ein Transistor verhalten, der ein Grundbaustein logischer Schaltkreise ist. Mit den magnetischen Schaltkreisen würde der Energieverbrauch für eine Rechenoperation nahe an der theoretischen Untergrenze liegen.
Bis die Schaltkreise jedoch tatsächlich umgesetzt werden, wird es wohl noch lange dauern. Das Schalten der Nanomagnete fordert bislang elektrisch induzierte Magnetfelder, die einen hohen Energieverbrauch fordern. Man hofft, dass neue Materialien diese Magnetfelder überflüssig machen können und ist davon überzeugt, dass sich die Bemühungen lohnen würden: „Wenn wir nur bis auf eine Größenordnung, einen Faktor zehn, an das Landauer-Limit herankommen, würde schon das den Energieverbrauch von Elektronik massiv reduzieren. Das wäre absolut revolutionär“, so Bokor.
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(Marco Schürmann | Quelle: pressetext.com)
