Rivoluzione nell'elaborazione delle informazioni: nuovo metodo per le guide d'onda spin!

Rivoluzione nell'elaborazione delle informazioni: nuovo metodo per le guide d'onda spin!

Un team delle università di Münster e Heidelberg ha sviluppato un metodo innovativo per la produzione di guide d'onda rotanti. Sotto la direzione del fisico Prof. Dr. Rudolf Bratschitsch, il progetto mira a trovare soluzioni di risparmio energetico per l'hardware AI sempre più richiesto. L’aumento dinamico della domanda energetica rappresenta una sfida significativa che dovrebbe essere superata attraverso tecnologie innovative. Il team si affida all'uso delle onde di spin per l'elaborazione delle informazioni, che sono note per il loro minore fabbisogno energetico e consentono approcci promettenti all'elaborazione dei dati.

L'ultimo sviluppo include la più grande rete di guide d'onda spin creata fino ad oggi, comprendente ben 198 incroci. Le proprietà di queste onde di spin, come la lunghezza d'onda e la riflessione, possono essere controllate con precisione, il che potrebbe rappresentare progressi significativi nella ricerca. Le onde di spin vengono generate applicando corrente alternata a materiali magnetici, utilizzando il granato di ittrio-ferro (YIG) come materiale principale. Questo materiale è particolarmente adatto grazie alla sua bassa attenuazione e consente un'efficace trasmissione dei dati.

Vantaggi tecnologici del granato di ferro ittrio

YIG si è affermata come componente chiave nello sviluppo di nuove tecnologie di archiviazione e informazione. I fisici dell'Università Martin Luther di Halle-Wittenberg hanno sviluppato un processo per trasferire YIG a un'ampia varietà di materiali. Ciò potrebbe rivoluzionare la produzione di componenti per l’archiviazione dei dati e l’elaborazione delle informazioni più veloci ed efficienti dal punto di vista energetico. In precedenza, la produzione di YIG era limitata a substrati specifici, ma il nuovo metodo consente la fabbricazione di strutture a ponte che possono poi essere trasferite su altri materiali.

I risultati di questo studio sono stati pubblicati sulla rivista “Angewandte Physik Briefe” e mostrano che si possono ottenere buoni risultati anche a basse temperature, il che è importante per le applicazioni nella magnonica quantistica. La possibilità di incollare piastre YIG al silicio, uno dei semiconduttori più comuni in elettronica, apre nuovi orizzonti anche per dispositivi ibridi in cui le onde di spin sono accoppiate con onde elettriche o vibrazioni meccaniche.

Il futuro della spintronica Magnon

La magnica come campo scientifico è sempre più interessata al trasporto e all'elaborazione delle informazioni attraverso le onde di spin. Il termine “magnon” descrive il quanto dell’onda di spin associata all’inversione di un singolo spin. La ricerca sulla spintronica Magnon studia come sviluppare bus dati ed elementi di elaborazione basati su Magnon per gestire in modo efficiente sia le informazioni analogiche che quelle digitali.

YIG non serve solo come eccellente isolante magnetico, ma anche come chiave per tecnologie ad alta efficienza energetica, poiché consente la trasmissione e l’elaborazione delle informazioni di spin senza energia joule. Gli sviluppi in questo settore promettono una nuova forma di elaborazione delle informazioni che potrebbe ridurre significativamente il consumo di energia in futuro.

I successi del team a Münster e Heidelberg, insieme agli approcci innovativi dell'Università Martin Luther di Halle-Wittenberg, segnalano un cambiamento di paradigma nella scienza dei materiali e nell'elaborazione delle informazioni. Questi progressi potrebbero gettare le basi per la prossima generazione di hardware AI che non sarà solo potente ma anche sostenibile.

La ricerca è stata finanziata dalla Fondazione tedesca per la ricerca nell’ambito del Centro di ricerca collaborativa 1459 “Intelligent Matter”. Lo studio che costituisce la base di questi sviluppi è stato pubblicato sulla rinomata rivista “Nature Materials”. Ciò evidenzia i progressi significativi e il potenziale che risiedono nello studio approfondito e nell’applicazione delle onde di spin.