В МФТИ представили новую концепцию спин-волнового логического элемента

Физики из МФТИ представили новый тип логического элемента на основе спиновых волн, пишет Naked Science.

По закону Мура, традиционные технологии в ближайшее время достигнут предела микроминиатюризации и производительности. Одной из альтернатив для элементной базы вычислительной техники рассматриваются логические элементы на основе спиновых волн.

Спиновые волны представляют собой волны намагниченности в ферромагнетиках, антиферромагнетиках и ферримагнетиках. Согласно принципу корпускулярно-волнового дуализма де Бройля, волны являются одновременно частицами (или, точнее, квазичастицами), которые получили название магнонов.

Логические устройства на основе спиновых волн уже созданы. Существуют транзисторы, затворы, диоды и другие элементы, работающие на этом принципе. Управление осуществляется при помощи микрополосковых антенн, инициирующих спиновые волны в веществе. Однако существующие решения имеют ограничения в плане возбуждения высокочастотных спиновых волн и миниатюризации элементов.

«Если мы хотим создать быстрый, миниатюрный и экономичный компьютер, то нужно решить ряд проблем. Наши современные полупроводниковые компьютеры работают на ГГц-частоте, из-за электрических токов компьютеры сильно нагреваются и потребляют много энергии. Потенциальной альтернативой могли бы стать высокочастотные спиновые волны, но у спин-волновых устройств на основе микрополосковых антенн проблемы с их возбуждением из-за разности импедансов (сопротивлений). В нашей работе мы используем оптическое возбуждение, которое лишено этой проблемы. Мы демонстрируем первый сверхбыстрый ОПТОмагнонный логический элемент — с ударением на “ОПТО”», — поясняет Александр Чернов, руководитель лаборатории физики магнитных гетероструктур и спинтроники для энергосберегающих информационных технологий МФТИ.

Целью физиков МФТИ было получение логического элемента на основе интерференции спиновых волн. Была использована пленка на основе железо-иттриевого граната. Спиновые волны возбуждались фемтосекундными импульсами лазера, что позволило получить спиновые волны без нагрева и потери дополнительной энергии в желаемой точке на образце. Выяснилось, что, меняя степень поляризации и изменяя условия для интерференции, возможно получить рабочий логический элемент, которому на вход подается серия поляризованных лазерных импульсов, заданных параметров, а на выходе сигнал снимается в виде амплитуды спиновой волны в заданной точке пространства.

«Представленный элемент существенно отличается как от транзисторов в классических полупроводниковых компьютерах, так и от неоптических спин-волновых элементов, хотя и выполняет те же функции — совершает логические операции», — пояснил Александр Чернов.

В результате был получен оптический и динамический элемент. Меняя входные параметры, такие как форма и количество пучков, можно получить различные типы логических устройств в одном и том же месте.

0 комментариев