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2 Dicembre 2019
16:48

Questi computer funzioneranno senza elettricità né batterie

Anziché utilizzare l’energia elettrica, i circuiti ideati da alcuni ricercatori del MIT utilizzano una proprietà quantistica degli elettroni all’interno di materiali magnetici con struttura reticolare. Il vantaggio sono consumi e quantità di calore ridotti a zero, che eliminano anche la necessità di raffreddare eventuali processori.
A cura di Lorenzo Longhitano
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Uno dei problemi che i computer attuali si troveranno a dover affrontare nei prossimi anni è quello del consumo energetico. Per compiere i loro calcoli un elaboratore medio richiede infatti quantitativi di corrente non indifferenti, ma anche gli onnipresenti e sempre attivi smartphone fanno affidamento su batterie che il pianeta non fa certo crescere sugli alberi. Come suggeriscono i ricercatori del MIT però in futuro le cose potrebbero cambiare: in uno studio pubblicato sul sito dell'istituto viene infatti descritta una tipologia di circuito capace di funzionare senza dover immettere alcun significativo quantitativo di energia nel sistema, sostituendo l'elettricità con il magnetismo.

I circuiti ideati dai ricercatori sfruttano una proprietà quantistica degli elettroni, chiamata onda di spin, all'interno di materiali magnetici con struttura reticolare. Nell'esperimento descritto sono stati posizionati strati di materiale magnetico uno sull'altro, ma separati da nanopellicole isolanti in nickel e cobalto, ciascuna delle quali ha uno spessore di pochi atomi. In questo modo l'onda di spin che percorre gli strati di materiale magnetico può essere modulata intervenendo sulle nanopellicole, la cui efficacia è a loro volta influenzata dal passaggio dell'onda di spin; intervenendo su questa interazione reciproca è possibile far restituire all'onda valori ben definiti che possono essere interpretati in modo simile a come il passaggio o l'assenza di corrente diventano 0 e 1 nel codice binario alla base dell'informatica.

Il vantaggio nell'utilizzo di circuiti simili – battezzati circuiti spintronici – è duplice: da una parte il quantitativo di energia elettrica da impiegare per il loro funzionamento è trascurabile. D'altro canto il sistema non genera il tipico calore in eccesso prodotto dai classici circuiti elettrici; tenere al fresco processori basati su questo principio non dovrebbe richiedere dunque alcun tipo di sforzo – portando quasi a zero i consumi energetici richiesti dai grandi data center, che per raffreddare i macchinari richiedono parecchia energia.

Per il momento però lo studio dei circuiti spintronici è ancora a uno stadio preliminare. Prossimamente i ricercatori saranno impegnati a ottimizzare i materiali impiegati in questi esperimenti, ridurre le interferenze nei segnali ottenuti e capire come velocizzare i cambiamenti di stato che generano gli equivalenti degli 0 e 1 dei circuiti elettrici, per ottenere semplici circuiti capaci di svolgere operazioni base.

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