На протяжении десятилетий наблюдался постоянный прогресс в уменьшении размеров и повышении производительности электронных схем для компьютеров и смартфонов. Однако закон Мура играет большую роль из-за физических ограничений — количества транзисторов, которые можно разместить на чипе, и тепла, выделяемого при их плотной упаковке. Вычислительная мощность постепенно выходит на плато, в то время как искусственный интеллект, машинное обучение и другие ресурсоёмкие приложения требуют всё большей производительности.

Международная группа исследователей разработала фотонную платформу, использующую магнитно-оптический материал — железо-иттриевый гранат, легированный церием (Ce:YIG). Оптические свойства этого материала динамически меняются под воздействием внешних магнитных полей. Используя крошечные магниты для хранения данных и управления распространением света внутри материала, учёные создали новый класс магнитно-оптической памяти.

Инновационная платформа использует свет для выполнения вычислений на значительно более высоких скоростях и с большей эффективностью по сравнению с традиционной электроникой. Новый тип памяти обладает скоростью переключения в 100 раз выше, чем у современных фотонных интегральных технологий, потребляет примерно в десять раз меньше энергии и может быть перепрограммирован много раз для выполнения различных задач.

В то время как современная оптическая память имеет ограниченный срок службы и может быть перезаписана до 1000 раз, команда продемонстрировала, что магнитно-оптическая память может быть переписана более 2,3 миллиарда раз, что фактически означает неограниченный срок службы.

«Эти магнитно-оптические материалы позволяют использовать внешнее магнитное поле для управления распространением света через них. В этом проекте мы используем электрический ток для программирования микромагнитов и хранения данных. Магниты контролируют распространение света внутри материала, позволяя выполнять сложные операции, такие как умножение матрицы на вектор, что лежит в основе любой нейронной сети», — объясняет Паоло Пинтус, доцент Университета Кальяри.