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下一代節(jié)能計算機研究獲突破:更快自旋波催生新型磁振子計算機
世界各地的科學家正在努力尋找當前電子計算技術的替代方案,而磁學領域正在出現(xiàn)一種新的信息傳輸方式:磁介質(zhì)中產(chǎn)生的波可代替電子交換用于傳輸,但迄今為止,計算速度仍太慢。奧地利維也納大學科學家發(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)是邁向磁振子計算的重要一步,研究成果發(fā)表在最新的《科學進展》上。
磁振子學是一個較新的研究領域。磁體磁序中的局部擾動可作為波在材料中傳播,這些波稱為自旋波,相關的準粒子稱為磁振子。它們以角動量脈沖的形式攜帶信息。由于這一特性,它們可用作未來更小、更節(jié)能的計算機中的低功耗數(shù)據(jù)載體。磁振子學的主要挑戰(zhàn)是波長——波長越大,基于磁振子的數(shù)據(jù)處理單元就越慢。迄今為止,只能通過非常復雜的混合結構或同步加速器來縮短波長。
研究團隊此次發(fā)現(xiàn),當增加強度時,自旋波就會變得更短、更快,這是磁振子計算產(chǎn)生突破的方法。他們比喻說,就像改變光的波長,其顏色就會改變,但如果改變強度,就會改變光度。鑒于此,團隊通過改變自旋波強度激發(fā)出了更短、更好的自旋波。
該系統(tǒng)目前激發(fā)的波長約為200納米。根據(jù)數(shù)值模擬,還能激發(fā)更短的波長。
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,因為它允許不同的磁性元件以相同的幅度一起工作,這對于人類構建更復雜的系統(tǒng)和實現(xiàn)基于磁振子的計算機都至關重要。
圖源:維也納大學官網(wǎng)
總編輯圈點:
電子終端的能耗問題就像“房間里的大象”,是顯而易見的:數(shù)據(jù)中心的能耗大大增加了其運營成本,也對能源供應提出挑戰(zhàn);手機、電腦耗能過快,使我們在日常生活中深受“續(xù)航焦慮”的折磨。開發(fā)更加節(jié)能的電子終端勢在必行,而這繞不開一個關鍵問題——芯片的能耗。目前科學家正在從多種途徑尋求破解之方,包括開發(fā)二維材料芯片、類腦芯片等等。利用磁學原理開發(fā)磁集成電路則為解決電子終端能耗問題提供了新思路。
編輯:馬嘉悅