"Spintronik" Forscher melden Durchbruch bei Super-Rechnern

Englische Wissenschaftler könnten der nächsten Generation von Computern einen entscheidenden Schritt näher gekommen sein. Die so genannte Spintronik soll Rechner deutlich schneller machen und Energie sparen.

Von


Spin-"Spektroskop" von IBM: Misst Energie beim Wechsel des Spinzustands
IBM

Spin-"Spektroskop" von IBM: Misst Energie beim Wechsel des Spinzustands

Über kurz oder lang muss sich die Computerbranche nach grundlegend neuen Techniken umsehen. Die traditionellen Siliziumchips scheinen ausgereizt - Millionen auf kleinste Flächen geballter Transistoren lassen den Stromverbrauch explodieren. Auch bei der Rechengeschwindigkeit scheinen bedeutende Sprünge kaum noch machbar, erst Quantencomputer sollen diese ermöglichen.

Bei einer Variante von Quantenelektronik, der so genannten Spintronik, melden Forscher der University of Oxford jetzt einen entscheidenden Durchbruch. "Unser Spin-Transistor arbeitet bis zu tausend Mal besser als bisher entwickelte Prototypen", sagte Terry Pollard, Projektmanager bei Isis Innovation, der Technologietransfer-Firma der britischen Elite-Universität, gegenüber SPIEGEL ONLINE.

Spin-Transistoren gelten als äußerst lukrative Technik. Allerdings hatten es Forscher bisher nicht geschafft, das Prinzip so umzusetzen, dass es industriell genutzt werden kann. IT-Firmen wie IBM oder Motorola investierten Millionen in die Technik, ohne einen entscheidenden Durchbruch zu erzielen.

Spin-Transistoren nutzen das magnetische Moment der Elektronen, den Spin, um elektrische Ströme zu steuern. Klassische Transistoren verwenden hingegen kleine Ströme, um das Fließen größer Ströme zu kontrollieren. Der Vorteil von Spin-Transistoren besteht darin, dass sie nach einem Schaltvorgang keine kontinuierliche Stromzufuhr mehr benötigen - sie verbleiben in dem eingestellten magnetischen Zustand, auch wenn der Strom abgeschaltet wird.

Chip-Produktion: Neue Chancen durch Spintronik?
DPA

Chip-Produktion: Neue Chancen durch Spintronik?

Nach Angaben der Oxford-Forscher könnten Siliziumchips mit darin integrierten Spin-Tranistoren deutlich schneller und energiesparender arbeiten als aktuelle Prozessoren. Die neuartigen Chips würden die bisherige Elektronik und die Quantenelektronik vereinen, erklärte Pollard.

Bisher bestehende technische Schwierigkeiten mit Spin-Transistoren konnten die Wissenschaftler überwinden. Vor allem das zügig Auslesen der magnetischen Zustände bereitete Probleme. Bislang mussten die Zustände der Transistoren einzeln nacheinander abgefragt werden - schnelle Berechnungen waren auf diesem Weg nicht möglich. Die Forscher entwickelten deshalb eine Art Lesekopf, der auf einen Rutsch gleich eine ganze Reihe von Zuständen erfasst und das Verfahren entscheidend beschleunigt.

Der Lesekopf habe entscheidend zur Miniaturisierung des Systems beigetragen, sagte Projektmanager Pollard. Die bisherigen Systeme seien zu groß gewesen.

Spin-Transistoren eignen sich nicht nur zur Datenverarbeitung, sondern können auch als Speichermedium dienen. Ein derartiger Spin-basierter Speicher, Magentic RAM oder kurz MRAM genannt, arbeitet so schnell wie die RAM-Bausteine in Computern, verliert beim Ausschalten jedoch nicht seinen Inhalt. Letzteres können Flashkarten in Digitalkameras zwar auch, sind aber relativ langsam.

Die Oxford-Forscher haben ihre Entwicklungen zum Spin-Transistor bereits als Patent angemeldet. Isis Innovation ist auf der Suche nach Partnern in der Industrie. Chiphersteller dürften sich brennend für die Oxforder Spintronik-Technik interessieren, denn sie hat einen profitablen Nebeneffekt, wie Projektmanager Pollard erklärte: "Ein Großteil der bisherigen Fertigungsstrecken in Chipfabriken kann weiterhin genutzt werden."

Mehr zum Thema


© SPIEGEL ONLINE 2005
Alle Rechte vorbehalten
Vervielfältigung nur mit Genehmigung der SPIEGELnet GmbH


Die Homepage wurde aktualisiert. Jetzt aufrufen.
Hinweis nicht mehr anzeigen.