Portti auki seuraavan sukupolven tietojenkäsittelylle

Uusi menetelmä informaation käsittelyyn: Koherenttia informaation vaihtoa (mustia aaltoilevia viivoja) magnonien (punainen alue) ja mikroaaltofotonien (sininen alue) välillä ohjataan kytkemällä sähköpulssi päälle ja pois päältä.

Viime aikoina spin-aaltojen eli magnoniikan parissa on saavutettu lukuisia edistysaskeleita.

Argonnen kansallisen laboratorion ja Chicagon yliopiston tutkijoiden uusin työ aiheen parissa on nyt laajentunut tapaan tuottaa tehokas porttioperaatio informaation käsittelyn muodossa, jota kutsutaan sähkömagnoniikaksi.

Uusimmassa työssään he esittelevät nopean ja koherentin modulaatiotekniikan ja demonstroivat joukon porttitoimintoja, mikä siten luo perustan signaalien dynaamiselle manipuloinnille hybridimagoniikassa. Näin se luo mahdollisuuden reaaliaikaisen informaation siirron hallintaan mikroaaltofotonien ja magnonien välillä.

Mikroaaltofotonit muodostavat sähkömagneettisia aaltoja ja magnonit ovat vastaavia hiukkasten kaltaisia spin-aaltojen edustajia.

Fotonien ja magnonien muodostamat hybridijärjestelmät mahdollistaisivat käytännön sovelluksia, jollaiset eivät ole mahdollisia esimerkiksi vain varauksiin perustuvilla informaation kantajilla.

Koherentti eli yhdenmukainen porttitoiminto eli magnoni-fotoni -vuorovaikutuksen hallinta on ollut pitkään tavoiteltu tavoite hybrideissä magnonijärjestelmissä. Periaatteessa tämä voidaan saavuttaa säätämällä nopeasti energiatasot fotonin ja magnonin välillä mutta se vaatisi laitteen geometrisen kokoonpanon muuttamisesta, mikä vaatisi paljon pidemmän ajan kuin magnonilla on käyttöaikaa.

Käyttämällä uutta menetelmää, johon liittyy energiatason viritys, tiimi pystyi nopeasti vaihtamaan magnoni- ja fotonitilojen välillä niiden elinaikaa lyhyemmän ajanjakson aikana. Sellainen kestää vain 10 - 100 nanosekuntia.

"Aloitamme virittämällä fotonia ja magnonia sähköisellä pulssilla niin, että niillä tulee sama energiataso", Xufeng Zhang kertoo. ”Niiden välillä alkaa Informaation vaihto ja jatkuu, kunnes sähköinen pulssi kytketään pois päältä, mikä siirtää magnonin energiatason eri tasolle kuin fotonin.”

Tämä tutkimus viittaa sähkömagnoniikan uuteen suuntaan. Mikä tärkeintä, tutkijoiden mielestä on, että demonstroitu mekanismi toimii klassisen elektronisen järjestelmä ohella helposti myös kvanttijärjestelmässä.

Delftin teknillisen yliopiston (TU Delft) tutkijoiden johtama tutkijaryhmä on puolestaan osoittanut uuden tekniikan magneettisten aaltojen tuottamiseksi antiferromagneeteissa, jotka sitten etenevät materiaalin läpi paljon nopeammin kuin äänen nopeus.

Magneettiset aallot eli spin-aallot ovat yksi lupaavimmista ehdokkaista aaltopohjaisille logiikkarakenteille. Spin-aaltojen kokeet tavallisissa (ferro) magneeteissa, ovat osoittaneet, että on mahdollista rakentaa pieniä logiikkalaitteita käyttämättä sähkövirtaa. Kuitenkin antiferromagneettisen median läpi liikkuvien spin-aaltojen luominen ja havaitseminen on ollut haasteellisempaa.

Kansainvälinen tutkijaryhmä on nyt onnistunut luomaan magneettiaaltoja joiden aallonpituus on nanometrien luokkaa. Heidän temppunsa oli käyttää erittäin lyhyitä valopulsseja näiden spin -aaltojen luomiseen ja havaitsemiseen joka kuitenkin tapahtui tässä vaiheessa vielä vain paikallisesti.

Aiheesta aiemmin:

Fotonit ja magnonit kaveraavat

Tutkijat kesyttävät fotoni-magnoni -vuorovaikutuksen

Spinaalloilla pitkälle