Ny metod kan minska datorminnens energiförbrukning tusen gånger

Utvecklingen av artificiell intelligens och digitala beräkningstjänster kräver allt större mängder elektricitet, och den globala energiförbrukningen från datacenter spås öka kraftigt under de kommande decennierna. En betydande del av energin förbrukas när information flyttas, sparas och skrivs om i hårdvaran. Forskare vid University of Edinburgh, under ledning av fysikern Elton Santos, har presenterat en beräkningsmodell som visar att energibehovet för att skriva digitala bitar kan minskas med flera tiopotenser jämfört med dagens ledande metoder.

I magnetiska datorminnen lagras ettor och nollor genom orienteringen hos mikroskopiska magnetiska områden som flippas för att skriva ny data. I konventionella system används breda, kraftiga pulser där merparten av energin går förlorad som spillvärme. Genom att tillämpa optimal styrteori har forskarna lyckats optimera hur pulsens form förändras i tiden. På så sätt kan magnetiseringen reverseras på mellan 1 och 10 pikosekunder vid över tio gånger svagare fältstyrka än normalt, vilket närmar sig den teoretiska termodynamiska minimigränsen.

Simuleringarna utfördes på ultratunna tvådimensionella van der Waals-magneter. Forskarna understryker att samma matematiska principer även kan anpassas till andra styrsystem än rena magnetfält, däribland elektriska strömmar och ultrakorta laserpulser, vilket öppnar för framtida minnesarkitekturer som kraftigt kan dämpa datainfrastrukturens elbehov.