Tým fyzika Tomáše Jungwirtha se už několik let věnuje výzkumu v oblasti nových, extrémně rychlých paměťových nosičů, které fungují na zcela odlišných principech než ty dosavadní. Na jejich výsledky, publikované loni v časopise Science, nyní navazuje evropský projekt ASPIN. Koordinuje ho Fyzikální ústav AV ČR a v soutěži Future and Emerging Technologies obdržel čtyřletý grant ve výši téměř čtyř milionů eur. Kromě Fyzikálního ústavu a Matematicko-fyzikální fakulty UK se na projektu podílí také tři Max-Planckovy instituty v Německu, univerzita v Mohuči, britská univerzita v Nottinghamu a španělská firma IGSresearch Ltd.

„V této oblasti je ještě mnoho neznámých, ale jednu věc víme určitě: že naše paměťové součástky umožňují tisíckrát rychlejší zápis než počítačové paměti, které používáme dnes,“ říká profesor Tomáš Jungwirth, vedoucí oddělení spintroniky a nanoelektroniky ve Fyzikálním ústavu. Kromě mimořádné rychlosti nových nosičů vyzdvihuje také jejich další možné funkce, které se v některých ohledech blíží funkcím lidského mozku. 

„Dosavadní informační technologie přepínají mezi dvěma stavy, jedničkou a nulou. V mnoha ohledech dokážou být výkonnější než lidský mozek, ale ani ty nejlepší počítače stále neumí rozpoznávat a vyhodnocovat například obrazy nebo zvuky tak dobře, jak to dokáže mozek. Naše součástky by mohly pomoci v oboru, který se nazývá umělá inteligence a který se snaží skloubit výhody fungování počítače a mozku,“ dodává Jungwirth.

Schéma antiferomagnetické paměti s elektrickým čtením a přepínání mezi paměťovými stavy

Fyzikálně vycházejí tyto nové paměti z látek, kterým se říká antiferomagnety. Ty se navenek nechovají magneticky, ale uvnitř magnetické jsou. Jejich magnetismus lze navíc ovládat elektrickým proudem, což se podařilo díky loňskému objevu vědců z Fyzikálního ústavu. Některé z těchto materiálů se vyskytují i v přírodě, jako chalkopyrit, dají se však vyrobit i uměle. Jak však upozorňuje Tomáš Jungwirth, jde pouze o začátek: výzkum stále probíhá a kromě již podaných přihlášek na mezinárodní patenty se připravuje ještě mnoho dalších, to vše v rámci dlouholeté spolupráce Fyzikálního ústavu s japonskou firmou Hitachi.

„Je to tak velký skok, že je těžké odhadovat dobu, kdy a v jaké formě by se náš výzkum mohlo podařit převést do praxe. V našem oboru spintroniky ale existují příklady, jako jsou čtecí hlavy pevných disků, kdy od základního fyzikálního objevu k masovému rozšíření došlo v horizontu deseti let.“

Ve známém časopise Physics Today publikují Češi zatím výjimečně (červencové číslo)

O objevy týmu Tomáše Jungwirtha je vědecké komunitě velký zájem, na loňský úspěch v časopise Science letos navázaly tři publikace v prestižních časopisech jako Nature Communications, Nature Photonics či Physics Today, což je v USA vůbec nejznámější vědecko-populární fyzikální časopis. Na rozdíl od článku ve Science, kde vědci zveřejnili výsledky z měření pomocí složitých laboratorních přístrojů, se jim však nyní podařilo dokázat, že lze nové paměťové čipy ovládat i jednoduše z počítače přes rozhraní USB.

Jednoduché ovládání čipů přes USB

„Výpočetní technika se v posledních několika letech od základu mění: dřív to byla krabice, která stála na stole, dneska ji nosíme s sebou po kapsách, vozíme v automobilech… Vzniká nový svět, takzvaný internet věcí, a já věřím, že by se v něm mohly uplatnit i naše nové součástky. Na našich nových čipech ukazujeme, že vývoj budoucích aplikací není sci- fi, ale reálná možnost. I díky tomu jsme dostali letos evropský grant,“ komentuje to Tomáš Jungwirth.

Připravila: Alice Horáčková, Odbor mediální komunikace Kanceláře AV ČR
Foto: Podklady Tomáše Jungwirtha, Fyzikální ústav AV ČR