Nanomagnetid tõstavad arvuti kasuteguri maksimumini
Tillukestest magnetitest tehtud kiipe kasutavate arvutite kasutegur võib ulatuda füüsikaseaduste poolt seatud piirini. Värsked arvutused näitavad, et kui sellised arvutid kasutaksid veelgi vähem energiat, rikuksid nad termodünaamika teist seadust, mille järgi ei ole võimalik kogu soojust täielikult tööks konverteerida, kirjutas Wired Science. Hetkel on sellised arvutid küll veel teoreetilised, kuid ühel päeval võivad need leida kasutust ookeanisügavustes või avakosmoses, kus energiat napib. Tavakasutuses tähendaks nanomagnetitest kiipide kasutamine näiteks seda, et sülearvutid ei kuumene enam üle. California ülikooli elektriinseneri Brian Lambsoni väitel on selliste arvutite efektiivsus selles mõttes maksimaalne, et nad kasutavad energiat ainult koguses, mis on arvutuste teostamiseks teoreetiliselt vajalik. Tavaarvutid töötlevad informatsiooni elektrone läbi vooluringide edasi-tagasi liigutades. Vaatamata elektronide üliväikesele massile on nende liigutamiseks aga vaja üllatavalt palju energiat. Isegi kõige edumeelsemad arvutid tarbivad palju rohkem energiat kui teoreetiliselt vaja oleks. Selle teoreetilise piirmäära seadis juba 1961. aastal paika IBMi füüsik Rolf Landauer, kelle sõnastatud printsiibi järgi eraldub kasvõi ühe biti informatsiooni muutmise käigus alati vähesel määral soojust. Sõltumata arvuti ülesehitusest ei saa Landaueri väite kohaselt ükski muutus toimuda ilma, et sellega ei kaasneks energiaülekannet. Enamus arvuteid neelab aga iga arvutusega sellest "Landaueri piirmäärast" kuni miljon korda rohkem energiat. Nanomagnetitest kiibid on tehtud külmkapimagnetitega sarnasest materjalist ning neisse on söövitatud ristkülikute read. Iga ristküliku pikema külje pikkus on umbes 100 nanomeetrit ning sellel on magnetpoolused. Informatsiooni salvestatakse vastavalt sellele, kuidas need osutavad: üheks paigutuseks on 1, teiseks 0. Kuna magnetid on nii tillukesed, siis on neid võimalik magnetväljade vastastikku toimimiseks piisavalt lähestikku pakkida. Lambsoni sõnul seisneb magnetsüsteemide ainulaadsus selles, et neis puuduvad liikuvad osad. Just liikuvad osad on need, mis hajutavad füüsilistes süsteemides palju energiat, sõltumata sellest, kas süsteem liigutab elektrone või ainet. Mõistmaks kui palju energiat kiibid võivad tarbida, hindas Lambson, kuidas magnetväljad arvutuste tegemisel muutuvad ning arvutas seejärel välja palju energiat nende muutuste toimumiseks vaja läheb. Tulemused olid Landaueri piirmääraga peaaegu võrdsed. Uuring avaldatakse ajakirjas Physical Review Letters.
