Ученые-физики из Калифорнийского университета в Риверсайде совершили важный прорыв в разработке так называемого "спинового компьютера", который объединяет в себе логические элементы и энергонезависимую память. Благодаря новой технологии будущие компьютеры смогут избавиться от обязательной загрузки системы перед началом работы. Если выключить питание в таком "спиновом" компьютере, то он полностью сохранит текущее состояние до следующего включения. При этом "спиновый" компьютер окажется в том же состоянии, в котором вы его оставили на момент отключения питания. Как надеются авторы изобретения, первые серийные устройства с комбинированной логикой и памятью на основе графена могут появиться уже в ближайшие 5 лет. Мобильные телефоны, компьютеры и другие электронные устройства смогут оставаться включенными постоянно. Суть изобретения группы из трех студентов-дипломников под руководством доцента физики и астрономии Роланда Каваками состоит в том, что ученым удалось внедрить электроны с заданным спином в слой графена, который сам по себе является изолятором. Напомним, спин – это собственный момент импульса, сугубо квантовая характеристика частицы, не имеющая отношения к положению частицы в пространстве. Свободный электрон, помещенный в слой графена, может храниться там неограниченное время, сохраняя информацию. Каждый конкретный спин представляет собой отдельный бит информации. Мало того, ученые обещают возможность "понижения" и "повышения" спина, что, во-первых, позволяет проводить логические операции с электронами-битами, и, во-вторых, еще больше увеличивает плотность информации за счет того, что электроны-биты могут быть не только двоичными, но и большей разрядности за счет разных значений спина. Несмотря на поистине волшебные свойства графена как материала, новизна открытия ученых из Риверсайда заключается не только в этом. В частности, новая технология Каваками и его коллег обещает устранить такое узкое место в современной общепринятой архитектуре компьютеров, известное под названием "Бутылочное горлышко фон Неймана". Дело в том, что для операций с числами в обычном компьютере процессор должен сначала извлечь число из памяти, обработать, а затем вернуть результаты обратно в память. При всех этих манипуляциях данные постоянно циркулируют между процессором и памятью через общую системную шину. Графеновая архитектура Каваками лишена этого недостатка – хранение и обработка данных выполняются в одних и тех же ячейках. Несмотря на многообещающие результаты, графеновым компьютерам все еще далеко до серийного производства. Нынешние методы работы с графеном как носителем памяти и логических элементов, требует серьезных затрат энергии – гораздо больше, чем у привычных микросхем памяти DRAM или SRAM. В то же время, у графена есть все шансы стать основой компьютеров будущего также, как кремний является основой современных компьютеров с архитектурой фон Неймана.