Un gruppo di ricercatori dell'Università di Tokyo ha realizzato un innovativo interruttore magnetico che potrebbe cambiare radicalmente il modo in cui vengono progettati i chip del futuro.
Secondo lo studio, il dispositivo è in grado di funzionare a una velocità fino a mille volte superiore rispetto ai più avanzati acceleratori per l'intelligenza artificiale attualmente disponibili, consumando al tempo stesso molta meno energia e producendo quantità trascurabili di calore.
La ricerca, pubblicata sulla rivista Science, si basa su risultati precedenti diffusi su Nature all'inizio del 2025. Il nuovo lavoro mostra un metodo per invertire uno stato binario magnetico in tempi dell'ordine dei picosecondi, una scala temporale nettamente più rapida rispetto ai nanosecondi che rappresentano oggi lo standard.
I limiti che oggi devono affrontare i produttori di chip
Uno dei principali limiti dell'elettronica moderna è il calore generato durante il funzionamento. In generale, aumentando la velocità di elaborazione cresce anche la quantità di energia dissipata sotto forma di calore. Questo fenomeno comporta consumi elevati e impone notevoli costi energetici, soprattutto nei grandi data center che supportano servizi cloud e applicazioni di intelligenza artificiale.
Per affrontare questa sfida, gli scienziati hanno sviluppato un dispositivo spintronico utilizzando un composto di manganese e stagno, noto come Mn3Sn. La spintronica sfrutta non solo la carica degli elettroni, ma anche il loro spin, permettendo di elaborare e memorizzare dati in modo molto più efficiente rispetto ai semiconduttori tradizionali.
La dimostrazione pratica della costruzione di questa nuova forma di chip
Come dimostrazione pratica, il team ha inviato un impulso elettrico della durata di appena 40 picosecondi attraverso il materiale antiferromagnetico, riuscendo a cambiare rapidamente lo stato magnetico tra due valori binari. Durante questo processo, il dispositivo ha prodotto pochissimo calore e ha richiesto solo una piccola parte dell'energia normalmente necessaria agli acceleratori AI.
Un picosecondo corrisponde a un bilionesimo di secondo, ovvero un intervallo mille volte più breve di un nanosecondo.
Secondo il professor Tomo Nakatsuji, la tecnologia potrebbe in futuro consentire elaborazioni straordinariamente veloci, tanto che dati oggi scaricabili in un'ora potrebbero essere processati in un solo secondo. Tuttavia, i ricercatori sottolineano che un interruttore più rapido non rende automaticamente un computer mille volte più veloce.
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