Magnoniset toistimet edistävät energiatehokasta tietojenkäsittelyä

Niin kutsutut magnonit voivat suorittaa tiettyjä tehtäviä nopeammin tai paljon pienemmällä energialla verrattuna elektroniikkaan.

Vaikka tällaisista laskentaelementeistä ja -yksiköistä on jo luotu useita prototyyppejä, laajamittaista integroitua magnonista verkostoa, joka koostuu monista elementeistä, ei ole vielä toteutettu. Yksi käsitteellisistä ongelmista on, että spinaaltosignaalin käsittely eri elementeillä, saa aikaan signaalin häiriintymisen ja amplitudin heikkenemisen.

Wienin yliopiston johtama kansainvälinen tutkimusryhmä on nyt kehittänyt niin sanotun "magnonisen toistimen", joka ratkaisee juuri tämän ongelman. Toistin voi ottaa minkä tahansa muotoisen ja amplitudisen signaalin, "siivoaa" sen ja vahvistaa sen vaaditulle ennalta määrätylle tasolle. Näin se voi sitten mennä mihin tahansa muuhun laitteeseen ja näin toteuttaa suuri integroitu magnoninen piiri.

"Olemme onnistuneet poistamaan yhden suurimmista esteistä tieltä energiatehokkaampaan laskemiseen. Olemme tulleet askeleen lähemmäksi suurten magneettisten piirien toteuttamista, jotka voivat suorittaa monimutkaisia tehtäviä erittäin alhaisella energiankulutuksella.

Tuloksemme ovat ylittäneet tavoitteemme ja avaavat erittäin hyvät näkymät magnonipohjaiselle tietojenkäsittelylle, myös magnoniikan alalla yleensä", Chumak tiivistää.

Äskettäin kehitetty laite perustuu uuteen fysikaaliseen syvän epälineaarisuuden ilmiöön, jonka Wienin yliopiston NanoMag-ryhmä löysi äskettäin. Tässä ilmiössä informaatiota kuljettava spinaalto voi muuttaa väliaineen ominaisuuksia itsestään. Tämän seurauksena tutkijat ovat päässeet käsiksi fysiikassa ja tekniikassa hyvin tunnettuun ja käytettyyn fysikaaliseen bistabiilisuuden ilmiöön.

Tässä ilmiössä järjestelmä voi olla kahdessa eri tilassa samalla spin-aallon amplitudilla, riippuen täysin aiemmasta historiasta. Lisäksi pieni ja häiriintynyt signaali, jonka oletetaan tulevan edellisestä prosessointiyksiköstä, voi vaihtaa järjestelmän yhdestä perustilasta toiseen viritettyyn tilaan.

Ja virittyneen tilan synnyttämä lähtösignaali on aina sama ja täysin riippumaton pulssin muodosta tai amplitudista, joka laukaisi sen.

Täydellinen magnonitoistin on toteutettu magneettisista nanorakenteista, jotka on valmistettu Yttrium Iron Garnetista ja testattu kokeellisesti Brillouinin valonsirontaspektroskopialla.

Aiheesta aiemmin:

Miljoonien tutkimuspanos magnoniikan kehittämiseen

Magnetismilla energiatehokasta laskentaa

Magneettisten supervoimien vapauttaminen