Forradalom az információfeldolgozásban: Új módszer spinhullámvezetők számára!

Forradalom az információfeldolgozásban: Új módszer spinhullámvezetők számára!

A münsteri és a heidelbergi egyetem csapata úttörő módszert fejlesztett ki spin-hullámvezetők előállítására. Prof. Dr. Rudolf Bratschitsch fizikus irányításával a projekt célja, hogy energiatakarékos megoldásokat találjon az egyre inkább szükséges mesterséges intelligencia hardverekhez. Az energiaigény dinamikus növekedése jelentős kihívást jelent, amelyet innovatív technológiákkal kell leküzdeni. A csapat az információfeldolgozás során a spinhullámokat használja, amelyek alacsonyabb energiaigényükről ismertek, és ígéretes megközelítéseket tesznek lehetővé az adatfeldolgozásban.

A legújabb fejlesztés magában foglalja a spin hullámvezetők eddigi legnagyobb hálózatát, amely lenyűgöző 198 kereszteződést tartalmaz. Ezeknek a spinhullámoknak a tulajdonságai, mint például a hullámhossz és a visszaverődés, pontosan szabályozhatók, ami jelentős előrelépést jelenthet a kutatásban. A spinhullámokat úgy állítják elő, hogy váltakozó áramot alkalmaznak mágneses anyagokra, és elsődleges anyagként ittrium-vas-gránátot (YIG) használnak. Ez az anyag különösen alkalmas alacsony csillapítása miatt, és hatékony adatátvitelt tesz lehetővé.

Az ittrium-vasgránát technológiai előnyei

A YIG kulcsfontosságú szerepet tölt be az új tárolási és információs technológiák fejlesztésében. A halle-wittenbergi Martin Luther Egyetem fizikusai kidolgoztak egy eljárást a YIG átvitelére sokféle anyagra. Ez forradalmasíthatja a gyorsabb és energiahatékonyabb adattároló és információfeldolgozó alkatrészek gyártását. Korábban a YIG gyártása meghatározott szubsztrátumokra korlátozódott, de az új módszer lehetővé teszi hídszerű szerkezetek készítését, amelyeket aztán át lehet vinni más anyagokra.

A tanulmány eredményeit az „Angewandte Physik Briefe” folyóiratban tették közzé, és azt mutatják, hogy még alacsony hőmérsékleten is jó eredményeket lehet elérni, ami fontos a kvantummagnónikai alkalmazásokhoz. A YIG lemezek szilíciumhoz, az egyik legelterjedtebb félvezetőhöz az elektronikában való ragasztása új távlatokat nyit a hibrid eszközök előtt is, amelyekben a spinhullámok elektromos hullámokkal vagy mechanikai rezgéssel párosulnak.

A magnon spintronika jövője

A mágnesesség mint tudományterület egyre inkább foglalkozik az információk spinhullámokon keresztüli szállításával és feldolgozásával. A „magnon” kifejezés a spinhullám kvantumát írja le, amely egyetlen spin megfordulásához kapcsolódik. A Magnon spintronics kutatása azt vizsgálja, hogyan lehet magnon alapú adatbuszok és feldolgozó elemeket fejleszteni az analóg és digitális információk hatékony kezelésére.

A YIG nemcsak kiváló mágneses szigetelőként szolgál, hanem az energiahatékony technológiák kulcsaként is szolgál, mivel lehetővé teszi a spin információk joule energiamentes továbbítását és feldolgozását. Az ezen a területen zajló fejlesztések az információfeldolgozás új formáját ígérik, amely a jövőben jelentősen csökkentheti az energiafogyasztást.

A csapat münsteri és heidelbergi sikerei, valamint a halle-wittenbergi Martin Luther Egyetem innovatív megközelítései paradigmaváltást jeleznek az anyagtudományban és az információfeldolgozásban. Ezek a fejlesztések megalapozhatják a mesterséges intelligencia hardverének következő generációját, amely nemcsak nagy teljesítményű, hanem fenntartható is.

A kutatást a Német Kutatási Alapítvány finanszírozta, a Collaborative Research Center 1459 „Intelligens Anyag” részeként. A fejlesztések alapját képező tanulmány a neves „Nature Materials” folyóiratban jelent meg. Ez rávilágít a spinhullámok mélyreható tanulmányozásában és alkalmazásában rejlő jelentős előrelépésekre és lehetőségekre.