ثورة في معالجة المعلومات: طريقة جديدة لأدلة الموجة الدورانية!

ثورة في معالجة المعلومات: طريقة جديدة لأدلة الموجة الدورانية!

قام فريق من جامعتي مونستر وهايدلبرغ بتطوير طريقة رائدة لإنتاج أدلة موجية تدور. تحت إشراف الفيزيائي البروفيسور الدكتور رودولف براتشيتش، يهدف المشروع إلى إيجاد حلول موفرة للطاقة لأجهزة الذكاء الاصطناعي المطلوبة بشكل متزايد. تمثل الزيادة الديناميكية في الطلب على الطاقة تحديًا كبيرًا ينبغي التغلب عليه من خلال التقنيات المبتكرة. ويعتمد الفريق على استخدام موجات الدوران لمعالجة المعلومات، والتي تُعرف بمتطلباتها المنخفضة من الطاقة وتتيح أساليب واعدة لمعالجة البيانات.

يتضمن التطوير الأخير أكبر شبكة من أدلة الموجات الدورانية التي تم إنشاؤها حتى الآن، والتي تضم 198 معبرًا مثيرًا للإعجاب. يمكن التحكم بدقة في خصائص هذه الموجات الدورانية، مثل الطول الموجي والانعكاس، مما قد يمثل تقدمًا كبيرًا في البحث. يتم توليد موجات الدوران عن طريق تطبيق تيار متناوب على المواد المغناطيسية، باستخدام عقيق حديد الإيتريوم (YIG) كمادة أولية. هذه المادة مناسبة بشكل خاص بسبب توهينها المنخفض وتتيح نقل البيانات بشكل فعال.

المزايا التكنولوجية لعقيق حديد الإيتريوم

لقد أثبتت YIG نفسها كعنصر رئيسي في تطوير تقنيات التخزين والمعلومات الجديدة. طور الفيزيائيون في جامعة مارتن لوثر هالي-فيتنبرغ عملية لنقل YIG إلى مجموعة واسعة من المواد. وهذا يمكن أن يحدث ثورة في إنتاج مكونات تخزين البيانات ومعالجة المعلومات بشكل أسرع وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة. في السابق، كان إنتاج YIG يقتصر على ركائز محددة، لكن الطريقة الجديدة تسمح بتصنيع هياكل تشبه الجسر والتي يمكن بعد ذلك نقلها إلى مواد أخرى.

نُشرت نتائج هذه الدراسة في مجلة "Angewandte Physik Brifee" وأظهرت أنه يمكن تحقيق نتائج جيدة حتى في درجات الحرارة المنخفضة، وهو أمر مهم للتطبيقات في مجال المغنطيسات الكمومية. إن إمكانية ربط صفائح YIG بالسيليكون، وهو أحد أشباه الموصلات الأكثر شيوعًا في الإلكترونيات، تفتح أيضًا آفاقًا جديدة للأجهزة الهجينة التي تقترن فيها موجات الدوران بموجات كهربائية أو اهتزازات ميكانيكية.

مستقبل الإلكترونيات السبينية الماغنونية

يهتم المجال المغناطيسي بشكل متزايد بنقل ومعالجة المعلومات من خلال موجات الدوران. يصف مصطلح "ماجنون" كمية موجة الدوران المرتبطة بقلب دورة واحدة. يبحث بحث Magnon spintronics في كيفية تطوير ناقلات البيانات وعناصر المعالجة القائمة على magnon للتعامل بكفاءة مع المعلومات التناظرية والرقمية.

لا يعمل YIG كعازل مغناطيسي ممتاز فحسب، بل يعمل أيضًا كمفتاح للتقنيات الموفرة للطاقة، حيث أنه يتيح نقل ومعالجة معلومات الدوران بدون طاقة. تعد التطورات في هذا المجال بشكل جديد من معالجة المعلومات التي يمكن أن تقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة في المستقبل.

إن نجاحات الفريق في مونستر وهايدلبرغ، إلى جانب الأساليب المبتكرة في جامعة مارتن لوثر هالي-فيتنبرغ، تشير إلى تحول نموذجي في علوم المواد ومعالجة المعلومات. يمكن لهذه التطورات أن تضع الأساس للجيل القادم من أجهزة الذكاء الاصطناعي التي ليست قوية فحسب، بل مستدامة أيضًا.

تم تمويل البحث من قبل مؤسسة الأبحاث الألمانية كجزء من مركز الأبحاث التعاونية 1459 "المادة الذكية". وتم نشر الدراسة التي تشكل أساس هذه التطورات في مجلة "Nature Materials" الشهيرة. وهذا يسلط الضوء على التطورات والإمكانات الهامة التي تكمن في الدراسة المتعمقة وتطبيق موجات الدوران.