世界各地的科學(xué)家正在努力尋找當(dāng)前電子計(jì)算技術(shù)的替代方案,而磁學(xué)領(lǐng)域正在出現(xiàn)一種新的信息傳輸方式:磁介質(zhì)產(chǎn)生的波可代替電子交換用于傳輸,但迄今為止,計(jì)算速度仍太慢。奧地利維也納大學(xué)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新方法,能讓自旋波變得更短且更快。該發(fā)現(xiàn)是邁向磁振子計(jì)算的重要一步,研究成果發(fā)表在最新的《科學(xué)進(jìn)展》上。
磁振子學(xué)是一個(gè)較新的研究領(lǐng)域。磁體磁序中的局部擾動(dòng)可作為波在材料中傳播,這些波稱(chēng)為自旋波,相關(guān)的準(zhǔn)粒子稱(chēng)為磁振子。它們以角動(dòng)量脈沖的形式攜帶信息。由于這一特性,它們可用作未來(lái)更小、更節(jié)能的計(jì)算機(jī)中的低功耗數(shù)據(jù)載體。磁振子學(xué)的主要挑戰(zhàn)是波長(zhǎng)——波長(zhǎng)越大,基于磁振子的數(shù)據(jù)處理單元就越慢。迄今為止,只能通過(guò)非常復(fù)雜的混合結(jié)構(gòu)或同步加速器來(lái)縮短波長(zhǎng)。
研究團(tuán)隊(duì)此次發(fā)現(xiàn),當(dāng)增加強(qiáng)度時(shí),自旋波就會(huì)變得更短、更快,這是磁振子計(jì)算產(chǎn)生突破的方法。他們比喻說(shuō),就像改變光的波長(zhǎng),其顏色就會(huì)改變,但如果改變強(qiáng)度,就會(huì)改變光度。鑒于此,團(tuán)隊(duì)通過(guò)改變自旋波強(qiáng)度激發(fā)出了更短、更好的自旋波。
該系統(tǒng)目前激發(fā)的波長(zhǎng)約為200納米。根據(jù)數(shù)值模擬,還能激發(fā)更短的波長(zhǎng)。
值得一提的是,新系統(tǒng)表現(xiàn)出了一種“自鎖非線性位移”,這意味著激發(fā)的自旋波的振幅是恒定的,該特性與集成電路密切相關(guān),因?yàn)樗试S不同的磁性元件以相同的幅度一起工作,這對(duì)于人類(lèi)構(gòu)建更復(fù)雜的系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)基于磁振子的計(jì)算機(jī)都至關(guān)重要。