新型磁光存储器助力超快计算

【总编辑圈点】

科技日报北京1月19日电 （记者张梦然）一个由多国科学家组成的国际团队在开发高能效计算机方面取得重磅成果：用于超快计算的新型磁光存储器。这是一种创新的光子平台，不仅开关速度比当前最先进光子集成技术快100倍，还可重写超过23亿次。相关论文发表在最新一期《自然·光子学》杂志上。

未来计算领域面临的一项重要挑战是内存计算，特别是利用光子内存来实现几乎即时的操作和响应。然而，这一领域一直受到多种因素的限制，如缓慢的开关速度、有限的可编程性等。

最新研究旨在克服这些障碍。该团队来自意大利卡利亚里大学、美国加州大学圣巴巴拉分校、匹兹堡大学以及东京科学研究所。他们采用了一种特殊的磁光材料——铈掺杂钇铁石榴石，这种材料的光学属性可以根据外部磁场的变化而动态调整。通过引入微型磁体作为数据存储单元，并控制光信号在材料中的路径，研究团队成功开发出一种全新的磁光存储器。

这种新设备具有显著优势：它不仅实现了比当前最先进光子集成技术快100倍的开关速度，而且能耗仅为前者的1/10左右；更重要的是，它可进行多次重新编程以适应不同任务的需求。相比之下，现有的高端光学存储设备通常只能承受最多1000次写入操作，而新开发的磁光存储器却能够支持超过23亿次的重写，这表明其可能拥有近乎无限的服务寿命。

此外，研究团队还强调了这些磁光材料的独特之处，在于它们允许使用外部磁场来调控光的传播方式。在此基础上，团队成员利用电流对微小磁体进行了编程，用以保存信息。这些磁体反过来又决定了光在材料内部如何行进，从而使得复杂运算，如矩阵向量乘法得以实施，这是所有神经网络架构的关键组成部分。

数字化时代，各种各样的应用和场景源源不断地产生着海量数据。如何更高效地处理和分析这些数据，同时又尽量降低能耗？这就对计算机的效率和能耗都提出了极高要求。用于超快计算的新型磁光存储器，正是在这样的技术背景下应运而生。它的开关速度实现上百倍提升，同时能耗又显著降低，很好地契合了超快计算对高性能存储器的需求。可以预见，越来越多高性能存储器的诞生，将为更加高效、流畅、即时的通信提供坚实技术支撑。