Onderzoekers van de Universiteit van Tokio hebben een magnetisch schakelapparaat ontwikkeld dat tot 1000 keer sneller werkt dan bestaande AI-versnellers, terwijl het aanzienlijk minder energie verbruikt en minimale warmte genereert. Deze innovatie heeft tot doel de oververhitting en het leeglopen van de batterij in elektronische apparaten aan te pakken, wat de efficiëntie van computers en smartphones zou kunnen verbeteren.
Het onderzoek werd eerder deze week gepubliceerd in het tijdschrift Science en bouwt voort op een studie gepubliceerd in Nature in januari 2025. Het nieuwe apparaat maakt gebruik van een methode om een binair getal om te draaien magnetische toestand bij picosecondesnelheden, een aanzienlijke vooruitgang ten opzichte van het schakelen op nanosecondenschaal dat typisch is voor op silicium gebaseerde processors. Het onderzoek richt zich op de warmteontwikkeling, die toeneemt met de processorsnelheid en resulteert in overmatig stroomverbruik in datacenters.
De onderzoekers construeerden een spintronisch apparaat met behulp van een mangaan- en tinverbinding (Mn3Sn), bekend om zijn antiferromagnetische eigenschappen. Dit type apparaat maakt gebruik van zowel de lading als de spin van elektronen, waardoor een efficiëntere gegevensverwerking, opslag en transmissie mogelijk is in vergelijking met traditionele halfgeleiders.
In hun proof of concept heeft het team aangetoond dat het sturen van een elektrische puls van 40 picoseconden door de antiferromagneet de magnetische toestand verandert met minimale weerstandswarmte. Dit proces verbruikt minder energie dan de huidige AI-versnellers, waardoor de verwachtingen voor de ontwikkeling van efficiëntere AI-hardware toenemen.
Eén picoseconde komt overeen met een biljoenste van een seconde en is dus 1000 keer korter dan een nanoseconde. Mocht deze technologie overgaan van onderzoek naar commercieel gebruik, dan zou dit voordelig kunnen zijn voor cloudgebaseerde kwantumdiensten, waardoor optische kwantumcomputing mogelijk toegankelijker wordt. Professor Tomo Nakatsuji zei: “Er is (ook) een mogelijkheid dat gegevens die een uur nodig hebben om te downloaden, in één seconde kunnen worden verwerkt.”
Het is belangrijk op te merken dat hoewel het duizend keer verhogen van de schakelsnelheid van de binaire toestanden een aanzienlijke vooruitgang betekent, dit zich niet vertaalt in een duizendvoudige toename van de algehele rekensnelheid vanwege de complexiteit van computersystemen, die afhankelijk zijn van de samenwerking van meerdere hardware- en softwarecomponenten.
