Физики Эдинбургского университета нашли способ снизить энергопотребление памяти в 10 раз

Физики из Эдинбургского университета (University of Edinburgh) продемонстрировали возможность существенно уменьшить энергию, необходимую для записи данных в электронную память. Проблема энергопотребления приобрела особую остроту на фоне развития платформ генеративного искусственного интеллекта, и любые варианты смягчения последствий этого роста рассматриваются в приоритетном порядке.

Проблема «грубой силы» в современной памяти

По словам исследователей, современные способы изменения бита в ячейке магнитной памяти далеки от оптимальных значений. Сегодня запись данных можно сравнить с методом брутфорс — грубой силы: на ячейку подаётся достаточно сильный импульс, направленный против исходной намагниченности, который просто «ламает» состояние спинов. Этот подход тратит колоссальное количество энергии.

Теория оптимального управления вместо брутфорса

Вместо традиционного подхода учёные предложили использовать магнитное поле со специально рассчитанной изменяющейся формой. Для расчёта импульсов был применён математический аппарат теории оптимального управления, позволяющий найти минимально затратный способ достижения заданного состояния системы. Такой «умный» импульс переводит магнитный элемент из состояния «0» в состояние «1» по наиболее энергетически выгодной схеме, плавно и согласованно разворачивая спины.

Эксперименты с ван-дер-ваальсовыми магнитами

Компьютерное моделирование проводилось для однослойных ван-дер-ваальсовых магнитов трёх типов:

• Fe3GaTe2
• Fe3GeTe2
• CrSBr

В этих материалах спины удалось согласованно развернуть за 1–10 пикосекунд. При этом амплитуда оптимизированного магнитного поля оказалась более чем в десять раз ниже, чем при традиционном переключении.

Результаты: от наноджоулей к фемтоджоулям

В рассмотренных моделях энергия одного переключения составляла примерно 0,94–9,7 нДж против 42,8–91,2 нДж при обычных импульсах магнитного поля. Дополнительная оптимизация размеров устройства, магнитной анизотропии и коэффициента затухания теоретически позволяет снизить затраты до фемтоджоулей.

Перспективы применения

По расчётам авторов, при некоторых параметрах предложенный способ может оказаться экономичнее технологий STT-MRAM и SOT-MRAM, где магнитное состояние меняется токами, создающими момент переноса спина или спин-орбитальный момент. Более того, предложенная методика может быть применима для управления токами и лазерами, что позволяет говорить об оптимизации работы с данными в широком смысле.

Источник данных: Eurekalert.org. Материал опубликован на 3DNews.ru 1 августа 2026 года.