Revolutsioon infotöötluses: uus meetod spinlainejuhtide jaoks!

Revolutsioon infotöötluses: uus meetod spinlainejuhtide jaoks!

Münsteri ja Heidelbergi ülikoolide meeskond on välja töötanud murrangulise meetodi spinlainejuhtide tootmiseks. Füüsik prof dr Rudolf Bratschitschi juhtimisel on projekti eesmärk leida energiasäästlikke lahendusi üha enam nõutavale tehisintellekti riistvarale. Energianõudluse dünaamiline kasv kujutab endast märkimisväärset väljakutset, millest tuleks üle saada uuenduslike tehnoloogiate abil. Meeskond tugineb teabe töötlemiseks spin-lainete kasutamisele, mis on tuntud oma madalama energiavajaduse poolest ja võimaldavad andmetöötlusel paljutõotavaid lähenemisviise.

Uusim arendus hõlmab suurimat seni loodud spinlainejuhtide võrgustikku, mis koosneb muljetavaldavatest 198 ristumisest. Nende spin-lainete omadusi, nagu lainepikkus ja peegeldus, saab täpselt kontrollida, mis võib tähendada olulisi edusamme teadusuuringutes. Spin-lained tekitatakse magnetiliste materjalide vahelduvvoolu rakendamisel, kasutades esmase materjalina ütriumraudgranaati (YIG). See materjal on eriti sobiv oma vähese sumbumise tõttu ja võimaldab tõhusat andmeedastust.

Ütriumraudgranaadi tehnoloogilised eelised

YIG on end tõestanud võtmekomponendina uute salvestus- ja infotehnoloogiate väljatöötamisel. Martin Lutheri ülikooli Halle-Wittenbergi füüsikud on välja töötanud protsessi YIG ülekandmiseks paljudele materjalidele. See võib muuta kiiremate ja energiasäästlikumate andmesalvestus- ja teabetöötluskomponentide tootmise. Varem oli YIG tootmine piiratud kindlate substraatidega, kuid uus meetod võimaldab valmistada sillataolisi konstruktsioone, mida saab seejärel üle kanda teistele materjalidele.

Selle uuringu tulemused avaldati ajakirjas "Angewandte Physik Briefe" ja need näitavad, et häid tulemusi on võimalik saavutada isegi madalatel temperatuuridel, mis on kvantmagnoonika rakenduste jaoks oluline. Võimalus siduda YIG-plaate räniga, mis on elektroonikas üks levinumaid pooljuhte, avab uusi horisonte ka hübriidseadmetele, milles spin-lained on ühendatud elektrilainete või mehaaniliste vibratsioonidega.

Magnoni spintroonika tulevik

Magnika kui teadusvaldkond tegeleb üha enam informatsiooni transpordi ja töötlemisega läbi spin-lainete. Termin "magnon" kirjeldab ühe spinni ümberpööramisega seotud pöörlemislaine kvanti. Magnoni spintroonikauuringud uurivad, kuidas saab arendada magnoonipõhiseid andmesiine ja töötluselemente nii analoog- kui ka digitaalse teabe tõhusaks käsitlemiseks.

YIG ei toimi mitte ainult suurepärase magnetisolaatorina, vaid ka energiatõhusate tehnoloogiate võtmena, kuna see võimaldab džauli energiavabalt edastada ja töödelda spin-infot. Selle valdkonna arengud lubavad uut infotöötlusviisi, mis võib tulevikus oluliselt vähendada energiatarbimist.

Meeskonna edu Münsteris ja Heidelbergis koos uuenduslike lähenemisviisidega Martin Lutheri ülikoolis Halle-Wittenbergis näitavad paradigma muutust materjaliteaduses ja teabetöötluses. Need edusammud võivad panna aluse järgmise põlvkonna tehisintellekti riistvarale, mis pole mitte ainult võimas, vaid ka jätkusuutlik.

Uurimist rahastas Saksa Teadusfond koostööuuringute keskuse 1459 “Intelligent Matter” raames. Nende arengute aluseks olev uuring avaldati mainekas ajakirjas Nature Materials. See tõstab esile olulisi edusamme ja potentsiaali, mis peituvad spin-lainete põhjalikul uurimisel ja rakendamisel.