In der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) konnte erstmals der physikalisch schnellstmögliche Schaltprozess einer magnetischen Speicherzelle realisiert werden. Mit Hilfe dieses ballistischen Schaltprozesses könnten nichtflüchtige Magnetspeicher genauso schnell arbeiten wie die schnellsten flüchtigen Speicherbauteile.

Die heute üblichen schnellen Computerspeicherchips wie DRAM und SRAM haben einen entscheidenden Nachteil: Bei Unterbrechung der Stromversorgung gehen die darauf gespeicherten Informationen unwiderruflich verloren. Abhilfe könnte das MRAM schaffen – das Magnetic Random Access Memory. In einem MRAM wird die digitale Information nicht in Form elektrischer Ladung gespeichert sondern über die Richtung der Magnetisierung in magnetischen Speicherzellen.

Die neueste Generation der MRAM basiert auf dem so genannten Spin-Torque-Effekt. Er erlaubt die Richtung der Magnetisierung der Speicherzelle – und damit die Information "1" oder "0" – durch einen positiven oder negativen Strompuls durch die Zelle einzustellen, indem er eine Kreiselbewegung der Magnetisierung bewirkt. Zum zuverlässigen Umschalten der Magnetisierung und damit zum Programmieren des magnetischen Bits mussten bislang stets mehrere dieser so genannten Präzessionsumdrehungen durchlaufen werden. Entsprechend dauert die Programmierung eines magnetischen Bits in einem heutigen MRAM-Prototyp etwa zehn Nanosekunden.

Ein Team um Hans Werner Schumacher von der PTB konnte nun zeigen, dass die Magnetisierung der Speicherzelle schon durch eine einzige Präzessionsumdrehung zuverlässig umgekehrt werden kann. Die Forscher erreichten dieses so genannte ballistische Schalten der Magnetisierung durch geschickte Wahl der Parameter des Strompulses in Kombination mit einem leichten statischen Magnetfeld. Auf diese Weise könnten zukünftige Spin-Torque-MRAM mit Strompulsen von deutlich unter einer Nanosekunde programmiert werden und in der Taktrate mit den schnellsten flüchtigen Speicherbauteilen, den SRAM, konkurrieren.