Инженеры Массачусетского технологического института создали новую схему, в которой вместо электричества используются магнитные волны.
У электроники появился новый конкурент: магнитные волны, которые на шаг ближе к возможности вычислять намного более эффективно, чем современные компьютеры. Инженеры Массачусетского технологического института разработали схемное решение, которое обеспечивает точное управление вычислениями с использованием магнитных волн вместо электроники. Их работа может проложить путь к новому поколению компьютеров, которые работают намного эффективнее. Их работа была опубликована в журнале Science.
Компьютеры требуют много электроэнергии
В настоящее время компьютеры требуют много электричества для вычисления информации и хранения всех данных, которые они собирают. Они также выделяют много тепла. Это побудило исследователей придумать альтернативу. Одной из самых популярных среди исследователей является использование магнитных спиновых волн вместо электричества.
За эти годы исследователи создали спинтронные устройства на магнитной основе, которые не требуют большого количества электроэнергии и не генерируют тепло. Устройства спинтроники работают путем изменения свойств спиновых волн, чтобы они могли производить что-то, что можно измерить и соотносить с вычислениями. Спиновые волны, которые представляют собой всплески энергии с малой длиной волны, отбрасывают фрагменты, которые называются магнонами. Магноны не такие частицы, как электроны, но их можно измерить для вычислений. Чтобы модулировать спиновую волну, исследователи должны вводить электрические токи. Но выполнение этого требует дополнительных компонентов и вызывает шум сигнала, сводящий на нет любое повышение производительности. Чтобы преодолеть это, инженеры Массачусетского технологического института создали схемотехнику, которая использует нанометровую доменную стенку в слоистых нанопленках из магнитного материала для изменения спиновой волны при ее прохождении. В результате нет необходимости ни в дополнительных компонентах, ни в электрическом токе. Спиновую волну можно изменить для контроля расположения нанометровой стенки, создав две изменяющиеся спиновые волны, для корреляции единиц и нулей.
Схема магнитной волны Массачусетского технологического института. Источник: Массачусетский технологический институт
Волновые вычисления становятся реальностью
«Люди начинают искать вычисления за пределами кремния. Волновые вычисления - это многообещающая альтернатива», - говорит Люцяо Лю, профессор кафедры электротехники и компьютерных наук (EECS) и главный исследователь спинтроники и группы устройств в Исследовательской лаборатории электроники, - говорится в пресс-релизе, освещающем работу. «Используя эту узкую доменную стенку, мы можем модулировать спиновую волну и создавать эти два отдельных состояния без каких-либо реальных затрат энергии. Мы просто полагаемся на спиновые волны и внутренний магнитный материал».
Схема, созданная инженерами Массачусетского технологического института, могла бы обеспечить волновые вычисления для конкретных задач, таких как «быстрое преобразование Фурье», которое, по словам инженеров, является технологией обработки сигналов. Сейчас команда стремится построить волновую схему, которая может выполнять базовые вычисления.
