Kaiserslauternin teknisen yliopiston (TUK) fyysikot tutkivat rakennetta, jossa käytetään erityisiä kvasipartikkeleita eli magnoneita elektronien sijaan. - Informaatiota voidaan kuljettaa sisäisen kulmamomentin muodossa. Nämä kvanttihiukkaset ovat magnoneja, toteaa professori Andrii Chuma.
Tutkijat ovat osoittaneet, että magneettivirtaus on mahdollista integroidussa magnonpiirissä, jossa komponentit kytketään vain kaksiulotteisesti.
Magnonit voivat kuljettaa huomattavasti enemmän informaatiota verrattuna elektroneihin. Lisäksi ne vaativat vähemmän energiaa ja tuottavat siten vähemmän hukkalämpöä. Tämä tekee ne mielenkiintoisiksi, esimerkiksi nopeammille ja tehokkaammille tietokoneille, erityisesti mobiilisovelluksissa.
Tutkimuksen johtava kirjoittaja Qi Wang tutkii näitä uuden sukupolven piirejä. Nyt Wang on ensimmäistä kertaa kuvaillut integroitua magnon-piiriä, jossa informaatiota kuljetetaan näiden hiukkasten avulla.
Kuten nykyisessäkin elektroniikassa kytkentäelementtien liittämiseen tarvitaan johteita ja linjaristeyksiä. Wangin johdolla tutkijat ovat onnistuneet kehittämään tällaisen liitoksen magnoneille kaksiulotteisissa simuloinnissaan.
Kun kaksi magnonjohdetta sijoitetaan melko lähelle toisiaan, aallot kommunikoivat tietyllä tavalla toistensa kanssa. Tämä tarkoittaa, että aaltojen energia siirretään yhdestä johteesta toiseen. Tätä on käytetty optiikan sovelluksissa jo jonkin aikaa, esimerkiksi optisten kuitujen välisessä informaationsiirrossa, toteavat tutkijat.
- Piireissämme käytämme kaksiulotteisia liitäntöjä, joissa magnonjohtimet on sijoitettava vain riittävän lähelle toisiaan, toteaa Qi Wang. Tätä liitäntäpistettä kutsutaan suuntaavaksi liitokseksi. Tutkijat aikovat nyt toteuttaa ensimmäisen magnoniikkapiirin tämän mallin avulla.
Tietokoneen osien tulevaisuuden valmistuksessa nämä uudet piirit voivat osaltaan merkittävästi säästää materiaalia ja siten kustannuksia. Sen lisäksi simuloidut komponentit ovat nanometrien mitoissa, joka on verrattavissa nykyaikaisiin elektronisiin komponentteihin. Magnonien informaatiotiheys on kuitenkin huomattavasti suurempi.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 30.1.2018
Tekoäly siirtyy pilvestä koneisiin, kameroihin, antureihin ja robotteihin. Reunalla yksi laitteistoratkaisu ei kuitenkaan sovi kaikkeen, vaan suorituskyky on sovitettava mallin, datan ja käyttökohteen mukaan.
