4.2.3 Трехбитный сдвиговый регистр

В настоящее время Паркин и его коллеги научились создавать доменные стенки и гонять их по проволоке в любом направлении со скоростью свыше 100 м/с. Для проволоки длиной в несколько микрон это отвечает времени доступа в несколько десятков наносекунд - довольно быстро даже по современным меркам. Более того, авторам удалось создать и продемонстрировать в работе самый настоящий трехбитный сдвиговый регистр (рис. 14) -- возможно, на его основе через 6-7 лет будет построена полноценная память «на беговой дорожке».

Рис. 14. Трехбитный однонаправленный сдвиговый регистр на основе магнитных доменных стенок.

A -- изображение магнитной нанопроволоки («беговой дорожки»), соединенной с электрическими контактами, по которым подаются наносекундные импульсы для сдвига доменных стенок и измеряется сопротивление. Данные кодируются направлениями намагниченности для трех доменов -- B1, B2 и B3, находящихся между подводящими контактами. B -- изменение сопротивления дорожки в зависимости от серии импульсов, используемых для записи и сдвига вдоль регистра последовательности 010111. Значение сопротивления «чувствует» дискретную величину -- количество доменных стенок на проволоке между контактами. Светлые и затемненные области указывают на операции записи и сдвига соответственно. Таблица, расположенная под графиком, показывает соответствующую эволюцию состояний битов в течение операций. Выделенные цветом цифры показывают, как последовательность входных битов трансформируется в выходной сигнал после двух операций «запись-сдвиг». C -- пояснение к сдвиговой операции. Черные и белые прямоугольники представляют доменные стенки, образованные сходящимися и расходящимися направлениями векторов намагничивания соответственно. Черные стрелки указывают направление намагниченности в пределах одного домена. Синие и красные стрелки показывают направление движения электрического тока в записывающем контакте

Перед началом записи с помощью достаточно сильного магнитного поля вся дорожка намагничивается в одну сторону (то есть записана последовательность единиц). Затем при помощи импульсного генератора через поперечный контакт (рис. 14А, слева) пропускается ток длительностью 10 нс. В зависимости от его направления и намагниченности дорожки непосредственно под ним может образоваться или не образоваться новая доменная стенка. Второй такой импульс, длительностью уже 70 нс, протекая вдоль дорожки, смещает стенки на длину одного бита. Цикл «запись-сдвиг» повторяется, и в итоге возникает последовательность логических нолей и единиц, как показано на рис. 14 (B и C).