科学家发明了用光脉冲而不是电来处理超高速数据的方法。本发明使用磁铁记录计算机数据，几乎零能耗，解决了如何在不带来高能源成本的情况下创造更快数据处理速度的难题。数据中心服务器消耗全球2%到5%的电力，产生的热量反过来需要更多的电力来冷却服务器。这个问题如此严重，微软甚至将数百项数据中心服务沉入大海，来降低成本。大多数数据通过磁性硬盘中称为自旋小磁铁的方向被编码为二进制信息(分别为0和1)。
磁读/写头是用来设置或检索信息使用电流耗散大量的能量。发表在《自然》上的一个国际研究小组已经解决了这个问题，他们用极短的光脉冲代替了电，这种光脉冲的持续时间只有1万亿分之一秒，由磁铁顶部的特殊天线集中。这种新方法速度极快，但非常节能，因此磁铁的温度根本没有升高。该研究小组成员包括：曾供职于内梅亨大学、现为兰开斯特大学的罗斯季斯拉夫·米哈伊洛夫斯基(Rostislav Mikhaylovskiy)博士、斯蒂芬·施劳德勒(Stefan Schlauderer)、克里斯托弗·兰格(Christoph Lange)博士和雷根斯堡大学(Regensburg University)的鲁伯特·胡贝尔(Rupert Huber)教授、
内梅亨大学(Radboud University)的阿列克谢·基梅尔(Alexey Kimel)教授以及俄罗斯科学院(Russian Academy of Sciences)的阿纳托利·兹维兹丁(Anatoly Zvezdin)教授。他们用超短光脉冲(持续时间为百万分之一秒)在远红外频率下脉冲磁铁，也就是所谓的太赫兹光谱范围，来演示这种新方法。然而，即使是现有最强的太赫兹光源也无法提供足够强的脉冲来改变磁铁方向。这一突破是利用同一团队发现的自旋与太赫兹电场耦合的有效相互作用机制实现。然后，科学家们在磁铁的顶部开发并制造了一个非常小的天线来集中并增强光的电场。
使用超短脉冲光能够非常经济地将磁铁从一个稳定的方向(红色箭头)切换到另一个稳定方向(白色箭头)。这一概念使超高速信息存储具有前所未有的能源效率。图片：Brad Baxley (parttowhole)
这种最强的局部电场足以使磁铁的磁化在一万亿分之一秒内达到新方向。磁体的温度根本没有升高，因为这个过程只需要太赫兹光的一个量子能量（一个光子）每旋转一次。米哈伊洛夫斯基博士说：创纪录的低能量损耗使这种方法具有可扩展性。未来存储设备还将利用天线结构的出色空间定义，使实用的磁存储器同时具有最高的能源效率和速度。研究人员计划在兰开斯特大学(Lancaster University)与科克罗夫特研究所(Cockroft Institute)的加速器一起，利用这种新型超快激光进行进一步研究。
这种加速器能够产生强烈的光脉冲，从而允许开关磁铁，并确定磁记录的实际、基本速度和能量极限。未来的信息技术要求更快、更低损耗的量子控制。强烈的光场沿着这条路促进了里程碑式的进展，包括诱导物质电子的弹道加速新状态，以及谷伪谱的相干翻转。这些动力学留下独特的“指纹”，如特征带隙或高次谐波辐射。转换技术上最重要的量子属性（由势垒隔开的两种状态之间的自旋）最快且耗散最小的方法是触发全相干进动。皮秒电场和磁场的实验和理论研究表明，观察实际的自旋动力学仍然是遥不可及。
在这里，研究人员展示了太赫兹电磁脉冲允许自旋在势垒上的相干转向，并报告了相应的时间和光谱指纹。这一目标是通过耦合自旋在反铁磁性TmFeO3(铥正方石)与局部增强太赫兹电场定制天线。在一皮秒的时间内，强烈的太赫兹脉冲突然改变了磁各向异性，引发了大振幅的弹道自旋运动。与数值模拟结果一致，相干自旋转变为相邻势极小值的特征相位反转、集体自旋共振的不对称分裂和法拉第信号的长寿命偏移是相干自旋转变的特征。可切换状态可通过外部磁偏来选择，低损耗和天线的亚波长空间定义可以促进可伸缩的自旋器件以太赫兹速率运行。
