Mérnökök olyan új áramkört hoztak létre, aminek a működése nem igényel elektromos áramot

Az elektronikának új versenytársa akadt, a mágneses hullámok, amelyek egy lépéssel közelebb visznek ahhoz, hogy sokkal hatékonyabb számít...

Az elektronikának új versenytársa akadt, a mágneses hullámok, amelyek egy lépéssel közelebb visznek ahhoz, hogy sokkal hatékonyabb számításokat lehessen elvégezni, mint amire a mai számítógépek képesek.

A Masshuttetsi Technológiai Intézet mérnökei olyan áramköri kialakítást dolgoztak ki, amely lehetővé teszi a számítás pontos vezérlését mágneses hullámok segítségével, az elektronika helyett. Munkájuk előkészítheti az utat egy új számítógépes rendszer felé, amely sokkal hatékonyabban végzi munkáját. Tanulmányukat a Science című folyóiratban tették közzé. (1)

A számítógépek jelenleg sok energiát igényelnek az információk kiszámításához és az összes összegyűjtött adat tárolásához, emellett nagyon sok hőt bocsátanak ki. Ez ösztönözte a kutatást abba az irányba, hogy új alternatívát keressenek. Az egyik, amely népszerű a kutatók között, a mágneses spin-hullámok használata az áram helyett.

Az évek során a kutatók olyan mágneses alapú spintronikus eszközöket hoztak létre, amelyek nem igényelnek sok áramot és nem termelnek hőt. A spintronikus eszközök úgy működnek, hogy finomhangolják a spin-hullám tulajdonságait oly módon, hogy előállítanak valamit, amelyet meg lehet mérni és össze lehet kapcsolni a számításokkal.

A spin-hullámok, amelyek kis hullámhosszúságú energiakitörések, magnonnak nevezett egységeket bocsátanak ki. A magnonok nem olyan részecskék, mint az elektronok, de a számítás érdekében mérhetők. A spin-hullám modulálása érdekében a kutatóknak elektromos áramot kell hozzáadniuk. Ehhez azonban további alkatrészekre van szükség, és ez jel-zajt okoz, ami semlegesíti a  teljesítménynövekedést.

Ennek kiküszöbölésére az MIT mérnökei létrehoztak egy olyan áramköri architektúrát, amely egy nanométer szélességű falat használ a mágneses anyag rétegezett nanofilmjeiben, hogy megváltoztassa a spin-hullámot, ahogy áthalad.

Ennek eredményeként nincs szükség extra alkatrészekre és az elektromos áramra sem. A spin-hullám megváltoztatható azáltal, hogy ellenőrzik, hogy a nanométer fal hol helyezkedik el, két változó spin- hullámot hozva létre, amelyek korrelálnak az 1-el és a 0-val.

"Az emberek már kezdik keresni a szilíciumon kívüli számítástechnikát. A hullámszámítás egy ígéretes alternatíva," - mondja Luqiao Liu, a Villamosmérnöki és Számítástudományi Tanszék professzora, és az Elektronika Kutatólaboratórium Spintronikus Anyagok és Eszközök Csoportjának fő kutatója. (2)

"Ennek a keskeny tartománynak a segítségével a spin-hullámot modulálhatjuk és létrehozhatjuk ezt a két különálló állapotot, valódi energiaköltségek nélkül. Csak a spin-hullámokra és a belső mágneses anyagokra támaszkodunk."

Az MIT mérnökei által létrehozott áramkörök hullám-alapú számítástechnikát tehetnek lehetővé bizonyos feladatokhoz, például a "gyors Fourier-transzformációhoz," amely az MIT szerint egy jelfeldolgozási technika. A csapat most egy hullámáramkör létrehozására törekszik, amely képes végrehajtani az alapvető számításokat.

(1) - https://science.sciencemag.org/content/366/6469/1121
(2) - http://news.mit.edu/2019/computing-magnetic-waves