Численный алгоритм обратного проектирования адаптирован для магноники

До недавнего времени разработка функционального устройства, в котором магноны (кванты спиновых волн) переносят и обрабатывают данные вместо электронов, могла растягиваться на годы.

Новый вычислительный метод, предложенный исследователями из Венского университета (Австрия) и Технического университета Кайзерслаутерна (Германия), позволяет проектировать магнонные устройства в значительно более короткие сроки. Более того, принцип обратного проектирования позволяет легко модифицировать уже созданное устройство для выполнения любой функции.

Процедура, заимствованная из области фотоники и доказавшая свою эффективность в магнонике, состоит из трех этапов:

1. Исследователи определяют функциональные возможности устройства, которое они хотят создать.

2. Эта «задача» формулируется на компьютерном языке.

3. Компьютер генерирует случайные структуры и пошагово оптимизирует их для достижения требуемой функциональности.

Этот метод проб и ошибок работает с очень высокой скоростью и обеспечивает наилучшее решение благодаря интеллектуальному алгоритму. Конечным результатом является конструкция работающего устройства с требующейся функциональностью.

В своей статье, опубликованной в Nature Communications, ученые описывают, как они применили этот подход для проектирования следующих устройств:

• Y-циркулятор, один из наиболее распространенных компонентов для разделения направлений сигналов в системной инженерии;

• «мультиплексор», который распределяет волны разной частоты по разным каналам (например для ускорения работы с Интернетом);

• «нелинейный коммутатор», разделяющий спиновые волны разной энергии.

На данный момент этот подход продемонстрирован только численно, теперь на очереди — его экспериментальная реализация.