Supersnelle gegevensverwerking met behulp van lichtpulsen in plaats van elektriciteit is door wetenschappers gecreëerd.

De uitvinding maakt gebruik van magneten om computergegevens vast te leggen die vrijwel geen energie verbruiken, het oplossen van het dilemma hoe snellere gegevensverwerkingssnelheden kunnen worden gecreëerd zonder de bijbehorende hoge energiekosten.

De huidige datacenterservers verbruiken tussen de 2 en 5% van het wereldwijde elektriciteitsverbruik, warmte produceren die op zijn beurt meer stroom nodig heeft om de servers te koelen.

Het probleem is zo acuut dat Microsoft zelfs honderden van zijn datacenterdiensten in de oceaan heeft ondergedompeld in een poging om ze koel te houden en kosten te besparen.

De meeste gegevens worden gecodeerd als binaire informatie (respectievelijk 0 of 1) door de oriëntatie van kleine magneten, genaamd spins, op magnetische harde schijven. De magnetische lees-/schrijfkop wordt gebruikt om informatie in te stellen of op te halen met behulp van elektrische stromen die enorme hoeveelheden energie afvoeren.

Nu publiceert een internationaal team in Natuur heeft het probleem opgelost door elektriciteit te vervangen door extreem korte lichtpulsen - de duur van een biljoenste van een seconde - geconcentreerd door speciale antennes bovenop een magneet.

Deze nieuwe methode is supersnel maar zo energiezuinig dat de temperatuur van de magneet helemaal niet stijgt.

Het team omvat 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.

Ze demonstreerden deze nieuwe methode door een magneet te pulseren met ultrakorte lichtflitsen (de duur van een miljoenste van een miljoenste van een seconde) op frequenties in het verre infrarood, het zogenaamde terahertz-spectrale bereik.

Echter, zelfs de sterkste bestaande bronnen van het terahertz-licht gaven tot nu toe niet sterk genoeg pulsen om de oriëntatie van een magneet te veranderen.

De doorbraak werd bereikt door gebruik te maken van het efficiënte interactiemechanisme van koppeling tussen spins en terahertz elektrisch veld, die werd ontdekt door hetzelfde team.

De wetenschappers ontwikkelden en fabriceerden vervolgens een zeer kleine antenne bovenop de magneet om zich te concentreren en daardoor het elektrische veld van licht te versterken. Dit sterkste lokale elektrische veld was voldoende om de magnetisatie van de magneet in slechts een biljoenste van een seconde naar zijn nieuwe oriëntatie te navigeren.

De temperatuur van de magneet nam helemaal niet toe, omdat dit proces energie van slechts één kwantum van het terahertz-licht - een foton - per spin vereist.

Dr. Mikhaylovskiy zei:"Het record-lage energieverlies maakt deze benadering schaalbaar.

Toekomstige opslagapparaten zouden ook gebruikmaken van de uitstekende ruimtelijke definitie van antennestructuren, waardoor praktische magnetische geheugens mogelijk worden met tegelijkertijd maximale energie-efficiëntie en snelheid."

Hij is van plan verder onderzoek te doen met behulp van de nieuwe ultrasnelle laser aan de Lancaster University, samen met versnellers van het Cockroft Institute, die intense lichtpulsen kunnen genereren om schakelmagneten mogelijk te maken en om de praktische en fundamentele snelheids- en energielimieten van magnetische opname te bepalen.