Успех в технологии обработки информации на основе спиновых волн

Недавно ученые достигли значительного прорыва в технологии обработки информации с помощью спиновых волн. Команда успешно разработала новый метод одновременного распространения сигналов спиновых волн в нескольких направлениях на одной и той же частоте без необходимости какого-либо внешнего магнитного поля.

Обычные электронные устройства используют полупроводниковые схемы и передают информацию с помощью электрических зарядов. Однако такие устройства приближаются к своему физическому пределу, и технология сталкивается с огромными проблемами для удовлетворения растущего спроса на скорость и дальнейшую миниатюризацию. Устройства на основе спиновой волны, которые используют коллективные возбуждения электронных спинов в магнитных материалах в качестве носителя информации, обладают огромным потенциалом в качестве устройств памяти, которые более энергоэффективны, быстрее и более емкие.

В то время как устройства, основанные на спиновых волнах, являются одной из наиболее перспективных альтернатив современной полупроводниковой технологии, распространение спиновых волн является анизотропным по своей природе - его свойства меняются в разных направлениях, что создает проблемы для практического промышленного применения таких устройств.

Исследовательская группа, возглавляемая профессором Адекунлом Адейей (Adekunle Adeyeye) из Департамента электротехники и вычислительной техники на инженерном факультете Национального университета Сингапура (NUS), недавно добилась значительного прорыва в технологии обработки информации с использованием спиновых волн. Его команда успешно разработала новый метод одновременного распространения сигналов спиновых волн в нескольких направлениях на одной и той же частоте без необходимости какого-либо внешнего магнитного поля.

Используя новую структуру, содержащую различные слои магнитных материалов для генерации сигналов спиновых волн, подход позволяет осуществлять операции сверхнизкой мощности, что делает его пригодным для интеграции устройства, а также энергоэффективной работы при комнатной температуре.

«Способность распространять сигнал спиновых волн в произвольных направлениях является ключевым требованием для построения реальной схемы. Следовательно, значение нашего изобретения является далеко идущим и решает ключевую задачу для промышленного применения технологии спиновых волн. Это проложит путь для обработки информации без использования зарядов и для реализации таких устройств», - сказала д-р Арабинда Халдар (Arabinda Haldar), которая является первым автором исследования и ранее была научным сотрудником кафедры в NUS. Д-р Халдар в настоящее время является доцентом в Индийском технологическом институте в Хайдарабаде.

Это открытие основано на более раннем исследовании, опубликованном в Nature Nanotechnology в 2016 году, в котором было разработано новое устройство, которое могло передавать и манипулировать сигналами на основе спиновых волн без необходимости какого-либо внешнего магнитного поля или тока.

«В совокупности оба открытия дают возможность управлять спиновыми волнами по требованию, а также локальное манипулирование информацией и перепрограммирование магнитных цепей, что позволяет реализовать вычисления, базированные на спиновой волне, и когерентную обработку данных», - сказал профессор Адейе.

Двигаясь вперед, команда исследует использование новых магнитных материалов, чтобы обеспечить когерентную передачу сигналов на длинные расстояния для дальнейшего применения технологии спиновых волн.