Magnonika — elektronikos skyrius, tiriantis informacijos perdavimą, vienas kitą veikiančių spinų sužadinimą atitinkančių kvazidalelių – magnonų – srautu. Pasinaudodami šios srities tyrimais, tyrėjai iš Šveicarijos sugebėjo duomenis perduoti ir išsaugoti magnetinėmis bangomis, o ne įprastais elektronų srautais. Šis atradimas Big Data eroje gali padėti išspręsti kompiuterių naudojamų didžiulių energijos kiekių problemą.
Prof. Dirk Grundler ir doktorantas Sho Watanabe prie plačiajuosio spinų bangų spektroskopo
© EPFL / Alain Herzog
Kadangi magnonai sąveikauja su magnetiniais laukais, jais duomenis koduoti ir perduoti galima be energiją šilumos pavidalu prarandančių elektronų srauto. Dėl dirbtinio intelekto naudojimo augant duomenų perdavimo kiekiams ir greičiams, energijos nuostoliai tampa rimta elektronikos problema, rašo Science Daily.
Problemos esmė glūdi skaičiavimo technikos architektūroje, kur procesorius atskirtas nuo atminties. Duomenų judėjimas tarp konkurentų lėtina skaičiavimu ir eikvoja energiją. Šis „fon Neumano architektūros kaklelis“ verčia ieškoti naujų, labiau dideliems duomenų kiekiams apdoroti tinkamų sprendimų. Mokslininkai iš EPFL mano radę sprendimą.
Eksperimentuodami su itrio geležies granato (YIG) feromagnetinio izoliatoriaus plokštele, ant kurios paviršiaus buvo nanomagnetinės juostelės, tyrėjai medžiagoje radiosignalais sužadino atitinkamo gigahercų dažnio spinų bangas, ir, kas svarbu, apversti įmagnetintų nanomagnetų įmagnetinimą.
„Dvi galimos nanomagnetų orientacijos atitinka magnetines nulio ir vieneto būsenas, o taip galima koduoti iš išsaugoti skaitmeninę informaciją“, — paaiškino Dirkas Grundleris, vadovaujantis Nanomastelinių magnetinių medžiagų ir magnonikos laboratorijai.
Mokslininkai pademonstravo, kad tas pačias bangas, kuriomis duomenys apdorojami, galima panaudoti ir perjungti magnetines nanostruktūras. Tokiu būdu toje pačioje sistemoje atsiranda nuo energijos nepriklausomas magnetinis atminties įrenginys.
Savybė duomenis apdoroti ir saugoti ten pat gali suteikti skaičiavimo technikai potencialą pakeisti dabartinę architektūrą ir pabaigti energiškai neefektyvų procesorių ir atminties atskyrimą. Artimiausiu metu tyrėjai planuoja pademonstruoti galimybę perjungti nanomagnetus iš būsenos 1 į 0, o taip pat atlikti duomenų apdorojimą elekromagnetinio spektro terahercų ruože.
Magnonų potencialas milžiniškas, tačiau juos dažnai sunku aptikti be gremėzdiškos laboratorinės įrangos, kuri magnoninių prietaisų ir vadinamos spintronikos kūrėjams neprieinama. Tačiau pernai buvo rastas būdas šį procesą supaprastinti vos vieno atomų sluoksnio storio dvimačiu magnetiniu puslaidininkiu.
hightech.plus
