A invenção utiliza ímãs para registrar dados de computador que consomem praticamente zero de energia, resolvendo o dilema de como criar velocidades de processamento de dados mais rápidas sem os altos custos de energia associados.

Os atuais servidores de data center consomem entre 2 e 5% do consumo global de eletricidade, produzindo calor que, por sua vez, requer mais energia para resfriar os servidores.

O problema é tão agudo que a Microsoft submergiu centenas de seus serviços de data center no oceano, em um esforço para mantê-los refrigerados e cortar custos.

A maioria dos dados é codificada como informação binária (0 ou 1, respectivamente) através da orientação de minúsculos ímãs, chamados spins, em discos rígidos magnéticos. A cabeça de leitura/gravação magnética é usada para definir ou recuperar informações usando correntes elétricas que dissipam grandes quantidades de energia.

Agora, uma equipe internacional publicou na Nature informando que resolveu o problema substituindo a eletricidade por pulsos de luz extremamente curtos — a duração de um trilionésimo de segundo — concentrados por antenas especiais no alto de um ímã.

Este novo método é super rápido, mas tão eficiente energeticamente que a temperatura do ímã não aumenta de maneira alguma.

Eles demonstraram esse novo método pulsando um ímã com rajadas de luz ultracurtas (a duração de um milionésimo de um milionésimo de segundo) em frequências no infravermelho distante, a chamada faixa espectral de terahertz.

No entanto, mesmo as fontes mais fortes existentes da luz terahertz não forneceram pulsos fortes o suficiente para mudar a orientação de um ímã até o momento.

O avanço foi alcançado utilizando o eficiente mecanismo de interação do acoplamento entre os spins e o campo elétrico de terahertz, que foi descoberto pela mesma equipe.

Os cientistas então desenvolveram e fabricaram uma antena muito pequena no topo do imã para se concentrar e, assim, aumentar o campo elétrico da luz. Esse campo elétrico local mais forte era suficiente para navegar a magnetização do imã até sua nova orientação em apenas um trilionésimo de segundo.

A temperatura do imã não aumentou de forma alguma, já que este processo requer energia de apenas um quantum da luz terahertz (um fóton) por spin.

O dr. Mikhaylovskiy disse: “A baixa perda de energia registrada torna esta abordagem escalável.

Futuros dispositivos de armazenamento também explorariam a excelente definição espacial de estruturas de antenas, permitindo memórias magnéticas práticas com velocidade e eficiência de energia simultaneamente máximas.”

Ele planeja realizar mais pesquisas usando o novo laser ultrarrápido da Universidade de Lancaster, juntamente com aceleradores do Instituto Cockroft, que são capazes de gerar intensos pulsos de luz para permitir a troca de ímãs e determinar os limites práticos e fundamentais de velocidade e energia da gravação magnética. [Phys]

Temporal and spectral fingerprints of ultrafast all-coherent spin switching, Nature (2019). DOI: 10.1038/s41586-019-1174-7, https://www.nature.com/articles/s41586-019-1174-7