চার্জের বাইরে: স্পিনের সাথে কম্পিউটিং
আধুনিক কম্পিউটিং বৈদ্যুতিক চার্জের ম্যানিপুলেশনের উপর নির্মিত — ট্রানজিস্টরগুলিতে ইলেকট্রনের উপস্থিতি বা অনুপস্থিতি সমস্ত ডিজিটাল তথ্য প্রক্রিয়াকরণকে নির্দেশ করে এমন এক এবং শূন্যগুলি এনকোড করে। তবে ইলেকট্রনগুলি একটি দ্বিতীয় কোয়ান্টাম সম্পত্তি বহন করে: স্পিন, একটি কোয়ান্টাম মেকানিক্যাল বৈশিষ্ট্য যা একটি ছোট চুম্বকের মতো আচরণ করে, চৌম্বক ক্ষেত্রে "উপরে" বা "নীচে" নির্দেশ করে। Spintronics চার্জের পরিবর্তে বা সাথে তথ্য বাহক হিসাবে স্পিন ব্যবহার করে এমন কম্পিউটিং ডিভাইস তৈরি করার জন্য নিবেদিত ক্ষেত্র।
Spintronic ডিভাইসগুলি শক্তি দক্ষতা, গতি এবং অ-অস্থির তথ্য সংরক্ষণে সম্ভাব্য সুবিধা প্রদান করে — ক্রমাগত শক্তির প্রয়োজন ছাড়াই সঞ্চিত ডেটা বজায় রাখে। হার্ড ডিস্ক ড্রাইভ রিড হেডগুলি ইতিমধ্যে spintronic প্রভাব ব্যবহার করে, যেমন চৌম্বক র্যান্ডম-অ্যাক্সেস মেমরি চিপগুলি যা ডেটা ধারণ এবং শক্তি দক্ষতাকে অগ্রাধিকার দেয় এমন অ্যাপ্লিকেশনে প্রথাগত RAM-এর বিকল্প হিসাবে উদ্ভূত হচ্ছে।
গবেষকরা এখন ভারসাম্য পয়েন্টগুলিতে ইলেকট্রন স্পিনকে নিয়ন্ত্রণ করার জন্য একটি নতুন পদ্ধতি প্রদর্শন করেছেন যা পূর্বে ব্যবহার করার জন্য খুব অস্থির ছিল, spintronic ডিভাইস কনফিগারেশনের একটি শ্রেণীকে খুলে দিয়েছে যা পূর্ববর্তী পদ্ধতি ব্যবহার করতে পারেনি।
অস্থির পয়েন্ট এবং তারা কেন গুরুত্বপূর্ণ
যেকোনো শারীরিক সিস্টেমে, ভারসাম্য অবস্থানগুলি বিদ্যমান যেখানে প্রতিযোগী শক্তিগুলি ভারসাম্য রাখে। কিছু স্থিতিশীল — ছোট ব্যাঘাত ভারসাম্যে ফিরে আসে, যেমন একটি বাটিতে একটি বল। অন্যরা অস্থির — যেকোনো ছোট ব্যাঘাত সিস্টেমকে আরও দূরে নিয়ে যায়, যেমন একটি পাহাড়ের শীর্ষে একটি বল।
চৌম্বক সিস্টেমে, অস্থির ভারসাম্য পয়েন্টগুলি ঐতিহাসিকভাবে ডিভাইস ডিজাইনে এড়ানো হয়েছে কারণ সেগুলি নির্ভরযোগ্যভাবে বজায় রাখা যায় না। যেকোনো তাপীয় গোলমাল বা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপ স্পিন অবস্থাকে সংলগ্ন স্থিতিশীল কনফিগারেশনগুলিতে ঢেলে দেবে। তথ্য সংরক্ষণ এবং প্রক্রিয়াকরণের জন্য, এমন অবস্থা যা নির্ভরযোগ্যভাবে বজায় রাখা যায় না তা অকেজো।
গবেষণা দলের অগ্রগতি হল আবিষ্কার যে সাবধানে টিউন করা বৈদ্যুতিক প্রবাহ এই প্রাক্তন অব্যবহৃত অস্থির ভারসাম্য পয়েন্টগুলিতে স্পিন অবস্থা স্থিতিশীল করতে পারে। বর্তমান একটি ক্রমাগত প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া হিসাবে কাজ করে, ওঠানামা সংশোধন করে যা অন্যথায় স্পিন অবস্থাকে দূরে নিয়ে যাবে। ফলাফল হল চৌম্বক শক্তি ল্যান্ডস্কেপে একটি নিয়ন্ত্রিত, স্থিতিশীল স্পিন অবস্থা যা পূর্বে ডিভাইস ডিজাইনারদের নাগালের বাইরে ছিল।
সক্ষম নতুন স্থাপত্য
অস্থির ভারসাম্য পয়েন্টগুলিতে স্পিনকে নিয়ন্ত্রণ এবং স্থিতিশীল করার ক্ষমতা spintronic ইঞ্জিনিয়ারদের জন্য উপলব্ধ ডিজাইন স্পেসকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রসারিত করে। প্রচলিত spintronic ডিভাইসগুলি তথ্য-বহনকারী কনফিগারেশন হিসাবে স্থিতিশীল চৌম্বক অবস্থা ব্যবহার করতে সীমাবদ্ধ। নতুন কৌশল অস্থির পয়েন্টগুলি সহ সম্ভাব্য স্পিন কনফিগারেশনের সম্পূর্ণ পরিসীমা জুড়ে ডিভাইসগুলি ডিজাইন করার অনুমতি দেয় যা বৈশিষ্ট্য প্রদান করে — যেমন ছোট ইনপুটের প্রতি চরম সংবেদনশীলতা বা দ্রুত সুইচিং বৈশিষ্ট্য — যা স্থিতিশীল-অবস্থা ডিভাইসগুলি অর্জন করতে পারে না।
কম্পিউটিং অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য, এটি অস্থির ভারসাম্য পয়েন্টের কাছাকাছি কাজ করে এমন spintronic লজিক গেট এবং মেমরি উপাদানগুলির সম্ভাবনা খুলে দেয় যা বিদ্যমান পদ্ধতির বৈশিষ্ট্যগুলিকে পরিপূরক বা অতিক্রম করে। অস্থির ভারসাম্য পয়েন্টের কাছাকাছি কাজ করে এমন ডিভাইসগুলি অত্যন্ত ছোট ইনপুট সিগন্যালের প্রতিক্রিয়ায় অবস্থা স্যুইচ করতে পারে, সম্ভাব্যত অতি-কম-পাওয়ার লজিক অপারেশন সক্ষম করে। সুইচিং বৈশিষ্ট্যগুলি এই ধরনের ডিভাইসগুলিকে neuromorphic কম্পিউটিং আর্কিটেকচারের প্রার্থী করে তোলে, যেখানে কৃত্রিম নিউরন আচরণ প্রথাগত বাইনারি লজিকের চেয়ে জৈবিক নিউরাল গতিশীলতার সাথে আরও ঘনিষ্ঠভাবে সামঞ্জস্যপূর্ণ।
ব্যবহারিক ডিভাইসের পথ
গবেষণা একটি স্থাপনাযোগ্য প্রযুক্তির চেয়ে একটি প্রমাণ-অফ-ধারণা প্রদর্শন প্রতিনিধিত্ব করে। ব্যবহারিক কম্পিউটিং ডিভাইসগুলিতে যেতে, ডিভাইস পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা, অপারেটিং তাপমাত্রায় বর্তমান-স্থিরীকরণ প্রক্রিয়ার নির্ভরযোগ্যতা, বর্ধিত জীবনকাল এবং স্কেলে ব্যবহৃত সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদন প্রক্রিয়াগুলির সাথে একীকরণের চারপাশে ইঞ্জিনিয়ারিং চ্যালেঞ্জগুলি সমাধান করতে হবে।
এই চ্যালেঞ্জগুলি বাস্তব কিন্তু ইঞ্জিনিয়ারিং সমস্যার এমন ধরনের যা সেমিকন্ডাক্টর শিল্প ব্যাপক অভিজ্ঞতা আছে সমাধান। গবেষণা দল দ্বারা প্রদর্শিত পদার্থবিদ্যা ধারণামূলক ভিত্তি প্রদান করে; এটিকে নির্মাণযোগ্য ডিভাইসে অনুবাদ করা একটি পরবর্তী পর্যায় যা বৃহত্তর গবেষণা সম্প্রদায় এবং শিল্প অংশীদারদের অনুসরণ করতে হবে। এটি আবিষ্কার ভৌত ঘটনার ক্রমবর্ধমান পোর্টফোলিওতে যোগ করে — topological insulators, দ্বি-মাত্রিক উপকরণ, এবং এখন বর্তমান-স্থিতিশীল স্পিন অবস্থা — কম্পিউটিং উপাদানগুলির দিকে পথ প্রদান করে যা বৈশিষ্ট্যগুলি বহন করে যা প্রথাগত সিলিকন ট্রানজিস্টর মিল করতে পারে না।
এই নিবন্ধটি Phys.org দ্বারা রিপোর্টিংয়ের উপর ভিত্তি করে। মূল নিবন্ধ পড়ুন।
