Supersnel data verwerken met behulp van lichtpulsen gebruikt nauwelijks meer elektriciteit. Wetenschappers ontwikkelden een nieuwe methode om computergegevens op te slaan. Die gebruiken vrijwel geen energie meer. Dat lost het dilemma op hoe snellere gegevensverwerking kan worden bereikt zonder de bijbehorende hoge energiekosten.
De huidige datacenter-servers verbruiken tussen 2 tot 5% van het wereldwijde elektriciteit en produceren warmte die op zijn beurt meer energie vraagt om de servers te koelen. Het probleem is zo acuut dat Microsoft zelfs honderden datacenterdiensten in de oceaan heeft ondergedompeld in een poging deze koel te houden en kosten te besparen.
Computergegevens zijn gecodeerd als binaire informatie (respectievelijk 0 of 1) door de oriëntatie van minuscule magneten, spins genoemd, in magnetische harde schijven. De magnetische lees / schrijfkop wordt gebruikt om informatie weg te schrijven of op te halen met behulp van elektrische stromen die enorme hoeveelheden energie gebruiken.
Nu heeft een internationaal team het probleem opgelost door elektriciteit te vervangen door extreem korte lichtpulsen - de duur van één biljoenste van een seconde - geconcentreerd door speciale antennes op een magneet. De vinding is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature. Deze nieuwe methode is supersnel maar zo energiezuinig dat de temperatuur van de magneet helemaal niet toeneemt.
Het team bestaat uit Dr. Rostislav Mikhaylovskiy, voorheen aan de Radboud Universiteit en nu Lancaster University, Stefan Schlauderer, Dr Christoph Lange en professor Rupert Huber van de Universiteit van Regensburg, professor Alexey Kimel van de Radboud Universiteit en professor Anatoly Zvezdin van de Russische Academie van Wetenschappen.
Lichtsalvo's
Ze demonstreerden deze nieuwe methode door een magneet te bewerken met ultrakorte lichtsalvo's (de duur van een miljoenste van een miljoenste van een seconde) bij frequenties in het verre infrarood, het zogenaamde terahertz spectrale bereik.
Zelfs de sterkste bestaande bronnen van het terahertzlicht leverden tot nu toe echter geen pulsen die sterk genoeg waren om de oriëntatie van een magneet te veranderen.
De doorbraak werd bereikt door gebruik te maken van het efficiënte interactiemechanisme van de koppeling tussen spins en het terahertz elektrisch veld. De wetenschappers ontwikkelden en fabriceerden vervolgens een zeer kleine antenne bovenop de magneet die het elektrische veld van licht versterkt. Dit lokale elektrische veld was voldoende om de orientatie van de magneet om te draaien in slechts één biljoenste van een seconde.
De temperatuur van de magneet nam helemaal niet toe omdat dit proces energie van slechts één quantum van het terahertzlicht - een foton - per draaiing vereist.