चुंबकीय तर्क परिवर्तनीय चिप्स बनवते

सॉफ्टवेअर संगणकाला वर्ड प्रोसेसरवरून नंबर क्रंचरमध्ये व्हिडिओ टेलिफोनमध्ये बदलू शकते. परंतु अंतर्निहित हार्डवेअर अपरिवर्तित आहे. आता, विजेच्या ऐवजी चुंबकत्वाने बदलता येणारा एक प्रकारचा ट्रान्झिस्टर सर्किटरीलाही निंदनीय बनवू शकतो, ज्यामुळे स्मार्ट फोनपासून उपग्रहापर्यंत अधिक कार्यक्षम आणि विश्वासार्ह गॅझेट्स मिळू शकतात.

ट्रान्झिस्टर, सर्व आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्सच्या केंद्रस्थानी असलेले साधे स्विच, सामान्यत: "ऑन" आणि "ऑफ" दरम्यान टॉगल करण्यासाठी एक लहान व्होल्टेज वापरतात. व्होल्टेज दृष्टीकोन अत्यंत विश्वासार्ह आणि लघुकरण करणे सोपे आहे, परंतु त्याचे तोटे आहेत. प्रथम, व्होल्टेज चालू ठेवण्यासाठी पॉवरची आवश्यकता असते, ज्यामुळे मायक्रोचिपचा ऊर्जेचा वापर वाढतो. दुसरे, ट्रान्झिस्टर चिप्समध्ये हार्ड-वायर्ड असले पाहिजेत आणि ते पुन्हा कॉन्फिगर केले जाऊ शकत नाहीत, याचा अर्थ संगणकांना त्यांच्या सर्व कार्यांसाठी समर्पित सर्किटरी आवश्यक आहे.

दक्षिण कोरियामधील सोल येथील कोरिया इन्स्टिट्यूट ऑफ सायन्स अँड टेक्नॉलॉजी (KIST) येथे असलेल्या एका संशोधन गटाने एक सर्किट विकसित केले आहे जे या समस्यांवर मात करू शकते. 30 जानेवारी रोजी नेचरच्या वेबसाइटवर प्रकाशित झालेल्या एका पेपरमध्ये वर्णन केलेले हे उपकरण, सेमीकंडक्टिंग मटेरियल इंडियम अँटीमोनाइड (एस. जू एट अल. नेचर http://dx. doi.org/10.1038/nature11817; 2013). स्वित्झर्लंडमधील IBM च्या झुरिच संशोधन प्रयोगशाळेतील भौतिकशास्त्रज्ञ जियान सॅलिस म्हणतात, "लॉजिक गेट कसे अंमलात आणायचे यावरील हा एक नवीन आणि मनोरंजक ट्विस्ट आहे."

पुलाला दोन स्तर आहेत: एक खालचा डेक ज्यामध्ये जास्त पॉझिटिव्ह चार्ज केलेले छिद्र असतात आणि वरचा डेक प्रामुख्याने नकारात्मक चार्ज केलेल्या इलेक्ट्रॉनने भरलेला असतो. इंडियम अँटीमोनाइडच्या असामान्य इलेक्ट्रॉनिक गुणधर्मांबद्दल धन्यवाद, संशोधक लंब चुंबकीय क्षेत्र वापरून पुलावरील इलेक्ट्रॉनचा प्रवाह नियंत्रित करू शकतात. जेव्हा ते फील्ड एका दिशेने सेट करतात, तेव्हा इलेक्ट्रॉन सकारात्मक तळाच्या डेकपासून दूर जातात आणि मुक्तपणे वाहतात. जेव्हा चुंबकीय क्षेत्र पलटले जाते, तेव्हा इलेक्ट्रॉन खालच्या डेकमध्ये क्रॅश होतात आणि छिद्रांसोबत पुन्हा एकत्र होतात - प्रभावीपणे स्विच बंद करतात (पहा "चुंबकीय लॉक").

व्होल्टेजशिवाय स्विच चालू किंवा बंद ठेवण्याच्या चुंबकीय लॉजिक गेटच्या क्षमतेमुळे "ऊर्जेच्या वापरात मोठी घट होऊ शकते", अभ्यासाचे सह-लेखक जिन डोंग सॉन्ग, KIST मधील भौतिकशास्त्रज्ञ म्हणतात. आणखी प्रभावीपणे, चुंबकीय स्विचेस "सॉफ्टवेअरसारखे हाताळले जाऊ शकतात" असे ते म्हणतात, सर्किट सक्षम किंवा अक्षम करण्यासाठी फक्त फील्ड फ्लिप करून. अशाप्रकारे मोबाइल फोन, उदाहरणार्थ, त्याचा वापरकर्ता YouTube वर क्लिप पाहत असताना व्हिडिओवर प्रक्रिया करण्यासाठी त्याच्या मायक्रोक्रिक्युट्रीचा थोडासा पुनर्प्रोग्राम करू शकतो, त्यानंतर फोन कॉल घेण्यासाठी चिपला पुन्हा सिग्नल प्रोसेसिंगवर स्विच करू शकतो. हे फोनच्या आत आवश्यक असलेल्या सर्किटरीचे प्रमाण मोठ्या प्रमाणात कमी करू शकते.
वॉशिंग्टन डीसी येथील नेव्हल रिसर्च लॅबोरेटरीचे मार्क जॉन्सन, पेपरचे सह-लेखक जोडतात, असे पुनर्रचना करता येण्याजोगे तर्क उपग्रहांमध्ये अमूल्य असू शकतात. चीपचा काही भाग कक्षेत अयशस्वी झाल्यास, दुसरे क्षेत्र ताब्यात घेण्यासाठी पुन्हा प्रोग्राम केले जाऊ शकते. "तुम्ही सर्किट बरे केले आहे आणि तुम्ही ते पृथ्वीवरून केले आहे," तो म्हणतो.
तथापि, खरोखर पकडण्यासाठी, चुंबकीय तर्क विद्यमान सिलिकॉन-आधारित तंत्रज्ञानासह एकत्रित करणे आवश्यक आहे. ते कदाचित सोपे नसेल. जपानमधील तोहोकू विद्यापीठातील नॅनोइलेक्ट्रॉनिक्समध्ये काम करणाऱ्या संशोधकाच्या मते, इंडियम अँटीमोनाइड, सर्किट्ससाठी महत्त्वपूर्ण असलेला सेमीकंडक्टर, आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स बनवण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या उत्पादन प्रक्रियेसाठी स्वत:ला चांगले कर्ज देत नाही. परंतु जॉन्सन म्हणतात की सिलिकॉनसह समान पूल बांधणे अखेरीस शक्य होईल.

साधने नियंत्रित करण्यासाठी आवश्यक असलेले सूक्ष्म चुंबक एका सामान्य चिपमध्ये समाकलित करणे देखील सोपे होणार नाही. कंपन्यांनी ही आव्हाने सोडवण्यास सक्षम असले पाहिजे, परंतु जर त्यांनी ठरवले की उपकरणे फायदेशीर आहेत, असे सॅलिस म्हणतात. या क्षणी, तो जोडतो, हे स्पष्ट नाही की व्यावहारिक चिपसाठी आवश्यक असलेल्या आकारांमध्ये उपकरणे चांगली कामगिरी करतील की नाही - प्रोटोटाइपच्या मायक्रोमीटर परिमाणांपेक्षा खूपच लहान.

परंतु जॉन्सनने नमूद केले आहे की सर्किट डिझाइनमध्ये चुंबकत्व आधीच पकडले जात आहे: काही प्रगत उपकरणे यादृच्छिक प्रवेश मेमरीची चुंबकीय आवृत्ती वापरण्यास सुरवात करत आहेत, एक प्रकारची मेमरी जी ऐतिहासिकदृष्ट्या केवळ पारंपारिक ट्रान्झिस्टरसह तयार केली गेली आहे. "मला वाटते की एक शिफ्ट आधीच चालू आहे," तो म्हणतो.