Z-cesta pro spinové vlny: Nový objev 5000x zefektivní počítače a sníží spotřebu datových center

Vědci z Tohoku University, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. a École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) představili převratný způsob, jak efektivně vést spinové vlny kolem ostrých rohů s minimálními ztrátami.

Vědci z Tohoku University, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. a École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) představili převratný způsob, jak efektivně vést spinové vlny kolem ostrých rohů s minimálními ztrátami. Tento objev je klíčový pro vývoj energeticky úsporných počítačů, které by mohly výrazně snížit spotřebu energie v datových centrech.

Spinové vlny, což jsou vlnění magnetizace v magnetickém materiálu, mají potenciál přenášet informace s mnohem menším množstvím tepla než pohybující se elektrony. To je činí slibnými pro výpočetní techniku s nižší spotřebou energie. Dosud však spinové vlny rychle slábly, zejména při ohýbání vlnovodu, což představovalo největší překážku pro konstrukci praktických spinově-vlnových obvodů. S rostoucí spotřebou elektřiny umělou inteligencí a datovými centry se teplo z konvenční elektroniky stává vážným problémem.

Výzkumný tým obrátil dřívější koncept a místo měděných disků na granátu použil měděnou fólii s hexagonální mřížkou drobných otvorů a tenkými štěrbinami spojujícími sousední otvory. Tato nová struktura, umístěná na magnetickém granátovém filmu, vytváří „kompletní magnonickou pásmovou mezeru“, která dokáže odrážet spinové vlny bez ohledu na jejich směr příchodu. Jedná se o první zprávu o kompletní magnonické pásmové mezeře v dvourozměrném magnonickém krystalu založeném na magnetickém granátu. Pro tuto klíčovou strukturu vlnovodu již byla podána patentová přihláška.

Výzkumníci následně vytvořili Z-tvarovanou cestu krystalem odstraněním řady otvorů, čímž vznikla „liniová vada“. Zatímco spinové vlny v konvenčním hřebenovém vlnovodu nedosáhly konce, spinové vlny využívající novou metodu ano. Nový vlnovod přenášel spinové vlny více než 5000krát silněji než konvenční design. Tento průlom otevírá praktickou cestu k integrovaným spinově-vlnovým obvodům, které by jednoho dne mohly pomoci datovým centrům fungovat s pouhým zlomkem dnešní spotřeby elektřiny.