Magnon-kytkin teollisesti hyödyllisillä ominaisuuksilla

26.06.2020

MIT-NIST-Magnon-kytkin-piille-275-t.jpgMagnonien avoimen ja suljetun tilan muodostuminen. Vasemmalla puolella PY ja YIG materiaalien läpi kulkevat spinaallot ovat nettomäärältään suurempi kuin oikean läpi kulkevat, mikä osoittaa eron päälle- ja pois-tilan välillä.

National Institute of Standards and Technologyn (NIST) ja Massachusetts Institute of Technologyn (MIT) tutkijat ovat osoittaneet mahdollisen uuden tavan tehdä kytkimiä tietokoneen prosessointipiireihin antamalla niille siten mahdollisuuden käyttää vähemmän energiaa ja säteillä vähemmän lämpöä.

Ryhmä on kehittänyt käytännöllisen tekniikan magnonien hallitsemiseksi. Magnonit ovat olennaisesti aaltoja, jotka kulkevat magneettisten materiaalien läpi ja voivat siten kuljettaa informaatiota. Niiden käyttäminen informaation käsittelyyn vaatii kytkentämekanismin, joka voi ohjata magnonsignaalin siirtoa piirirakenteen läpi.

Vaikka muut laboratoriot ovat luoneet järjestelmiä, jotka kuljettavat ja hallitsevat magnoneja, ryhmän lähestymistapa tuo esiin kaksi tärkeää ensimmäistä: Sen elementit voidaan rakentaa piille pikemminkin kuin eksoottisille ja kalliille alustoille, kuten muut lähestymistavat ovat vaatineet. Se toimii myös tehokkaasti huonelämpötilassa. Näistä ja muista syistä tietokonevalmistajat voivat käyttää tätä uutta lähestymistapaa helpommin.

Magnonit, joita kutsutaan myös spinaalloiksi, käyttäisivät elektronien spinien ominaisuutta informaation siirtoon. Koska elektronit eivät itse liikkuisi, seurauksena olisi paljon vähemmän lämpöä.

Magnontekniikkaan perustuvissa siruissa suuremmat ja pienemmät amplitudit voisivat edustaa ykkösiä ja nollia. Ja koska amplitudi voi muuttua vähitellen, magnoni voisi edustaa arvoja välillä nolla ja yksi, mikä antaa sille enemmän ominaisuuksia kuin perinteisellä digitaalisella kytkimellä on.

Vaikka nämä edut ovat tehneet magnonpohjaisesta tietojenkäsittelystä houkuttelevan idean teoriassa, tähän asti suurin osa menestyneistä rakenteista on toteutettu materiaalilla, joka olisi kohtuuttoman kallista massatuotantoon.

Yabin Fan ja hänen kollegansa MIT:ssä käyttivät kuitenkin luovaa tekniikkaa luodakseen ohuita kalvoja piin päälle. Heidän tavoitteenaan oli rakentaa järjestelmä piin päälle, jolloin magonit voivat olla rajapinnassa tavanomaisen tietotekniikan kanssa.

Magnonikytkin voisi löytää käyttöä laitteissa, jotka tekevät myös muunlaisia laskutoimituksia. Tavanomaiset digitaalikytkimet voivat olla olemassa vain joko päälle tai pois päältä olevissa tiloissa, mutta koska spin-aallon amplitudi voi muuttua vähitellen pienestä suureen, on mahdollista, että magnoneja voitaisiin käyttää analogisissa laskennallisissa sovelluksissa, joissa kytkimen arvot ovat välillä 0 ja 1.

Aiheesta aiemmin:

Magnonit töihin

Spinvirta välittää käyttövoimaa

26.06.2020Magnon-kytkin teollisesti hyödyllisillä ominaisuuksilla
25.06.2020Mikroaaltovahvistin joustavalle puukalvolle
24.06.2020Eksitoneja ja kvanttimateriaaleja
23.06.2020Anturien 3D-tulostus suoraan sydämeen
19.06.2020Tallennusta, logiikkaa ja skyrmioneja
18.06.2020Perusteita tehokkaammille akuille
17.06.2020Lomittaa molekyylejä ja atomeja
16.06.2020Intuitiivinen ohjelmointikieli kvanttitietokoneille
15.06.2020Kontakteja 2D-transistoreille
12.06.2020Molekyylit tarjoavat satakertaisen muistin

Siirry arkistoon »