Magnonic computing: Ο ενεργειακά αποδοτικός υπολογιστής του μέλλοντος
Ταχύτερα κύματα περιστροφής κάνουν τους επιστήμονες ένα βήμα πιο κοντά στα νέα υπολογιστικά συστήματα:
Οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης ανακάλυψαν ότι τα κύματα περιστροφής μικρότερης διάρκειας και ταχύτερα θα μπορούσαν να καταστήσουν εφικτό το magnon computing. Η έρευνα βρίσκεται σε εξέλιξη για να βρεθεί μια εναλλακτική στην τρέχουσα τεχνολογία ηλεκτρονικών υπολογιστών, καθώς τα συστήματα που βασίζονται σε ηλεκτρόνια έχουν περιορισμούς. Ένας νέος τρόπος μετάδοσης πληροφοριών αναδύεται από το πεδίο των magnonics. Αντί για ανταλλαγή ηλεκτρονίων, τα κύματα που δημιουργούνται σε μαγνητικά μέσα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για μετάδοση πληροφορίας. Ωστόσο, ο υπολογισμός με αυτόν τον τρόπο ήταν μέχρι στιγμής πολύ αργός. Τώρα, επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης ανακάλυψαν μια νέα μέθοδο που θα ενισχύσει τις δυνατότητες του.
Όταν η ένταση αυξάνεται, τα κύματα περιστροφής γίνονται πιο σύντομα και πιο γρήγορα, έχοντας τη δυνατότητα να κάνουν δυνατό τον μαγνητικό υπολογισμό. Η μελέτη, «Βαθιά μη γραμμική διέγερση αυτο-κανονικοποιημένων βραχέων κυμάτων περιστροφής», δημοσιεύεται στο περιοδικό Science Advances.Magnonic computing.
Ο ενεργειακά αποδοτικός υπολογιστής του μέλλοντος
Τα Magnonics είναι ένα νέο πεδίο έρευνας στον μαγνητισμό, όπου τα κύματα περιστροφής παίζουν κεντρικό ρόλο. Η τοπική διαταραχή στη μαγνητική τάξη ενός μαγνήτη μπορεί να διαδοθεί ως κύματα μέσω ενός υλικού. Αυτά τα κύματα ονομάζονται spin waves και τα σχετιζόμενα οιονεί σωματίδια ονομάζονται magnon. Οι πληροφορίες μεταφέρονται από κύματα περιστροφής με τη μορφή παλμών γωνιακής ορμής. Εξαιτίας αυτού, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως φορείς δεδομένων χαμηλής κατανάλωσης σε μικρότερους και πιο ενεργειακά αποδοτικούς υπολογιστές για το μέλλον. Η κύρια πρόκληση είναι το μήκος κύματος. Όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος κύματος, τόσο πιο αργές είναι οι μονάδες επεξεργασίας δεδομένων που βασίζονται σε magnon. Μέχρι τώρα, το μήκος κύματος μπορούσε να μειωθεί μόνο με πολύ περίπλοκες υβριδικές δομές ή ένα σύγχροτρο.
Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης, σε συνεργασία με συναδέλφους από τη Γερμανία, την Τσεχική Δημοκρατία, την Ουκρανία και την Κίνα, έχουν αναπτύξει μια απλούστερη εναλλακτική λύση. Βρήκαν ότι εάν η ένταση αυξηθεί, τα κύματα περιστροφής γίνονται μικρότερα και ταχύτερα - μια πρωτοποριακή μέθοδος για υπολογιστές magnon.
Η νέα ανακάλυψη υπολογιστών magnon εξηγήθηκε από τον συν-συγγραφέα της μελέτης και επικεφαλής της ομάδας NanoMag της Βιέννης, Andrii Chumak, χρησιμοποιώντας μια μεταφορά. Ο Τσουμάκ δήλωσε: «Είναι χρήσιμο να φανταστούμε τη μέθοδο με το φως. Αν αλλάξετε το μήκος κύματος του φωτός, αλλάζει το χρώμα του. Αλλά αν αλλάξετε την ένταση, αλλάζει μόνο η φωτεινότητα. Σε αυτήν την περίπτωση, βρήκαμε έναν τρόπο να αλλάξουμε το χρώμα αλλάζοντας την ένταση των κυμάτων περιστροφής. Αυτό το φαινόμενο μας επέτρεψε να διεγείρουμε πολύ μικρότερα και πολύ καλύτερα κύματα περιστροφής».
Το τρέχον μήκος κύματος που βρέθηκε με αυτό το σύστημα είναι περίπου 200 νανόμετρα. Ωστόσο, σύμφωνα με αριθμητικές προσομοιώσεις, θα ήταν δυνατό να διεγείρονται ακόμη μικρότερα μήκη κύματος. Σε αυτό το στάδιο, είναι πολύ δύσκολο να διεγείρουμε ή να μετρήσουμε αυτές τις τάξεις μεγέθους. Τα πλάτη των spin waves είναι σημαντικά για τα μαγνητικά ολοκληρωμένα κυκλώματα. Το ανακαλυφθέν σύστημα παρουσιάζει μια αυτοασφαλιζόμενη μη γραμμική μετατόπιση. Αυτό σημαίνει ότι το πλάτος των διεγερμένων spin waves είναι σταθερό. Αυτή η ιδιότητα είναι σχετική με τα ολοκληρωμένα κυκλώματα, επιτρέποντας σε διαφορετικά μαγνητικά στοιχεία να συνεργάζονται με το ίδιο πλάτος. Αυτό είναι επίσης κρίσιμο για την κατασκευή πιο περίπλοκων συστημάτων και για τις σχέσεις ενός υπολογιστή magnon. Τελικά, ο τελικός στόχος ενός πλήρως λειτουργικού υπολογιστή magnon δεν έχει επιτευχθεί, αλλά αυτή η νέα μελέτη φέρνει τους επιστήμονες ένα βήμα πιο κοντά στην επίτευξη του στόχου τους.
Πηγή: https://www.innovationnewsnetwork.com/faster-spin-waves-make-scientists-one-step-closer-magnon-computing/36181/
Photo by geralt / pixabay
Οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης ανακάλυψαν ότι τα κύματα περιστροφής μικρότερης διάρκειας και ταχύτερα θα μπορούσαν να καταστήσουν εφικτό το magnon computing. Η έρευνα βρίσκεται σε εξέλιξη για να βρεθεί μια εναλλακτική στην τρέχουσα τεχνολογία ηλεκτρονικών υπολογιστών, καθώς τα συστήματα που βασίζονται σε ηλεκτρόνια έχουν περιορισμούς. Ένας νέος τρόπος μετάδοσης πληροφοριών αναδύεται από το πεδίο των magnonics. Αντί για ανταλλαγή ηλεκτρονίων, τα κύματα που δημιουργούνται σε μαγνητικά μέσα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για μετάδοση πληροφορίας. Ωστόσο, ο υπολογισμός με αυτόν τον τρόπο ήταν μέχρι στιγμής πολύ αργός. Τώρα, επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης ανακάλυψαν μια νέα μέθοδο που θα ενισχύσει τις δυνατότητες του.
Όταν η ένταση αυξάνεται, τα κύματα περιστροφής γίνονται πιο σύντομα και πιο γρήγορα, έχοντας τη δυνατότητα να κάνουν δυνατό τον μαγνητικό υπολογισμό. Η μελέτη, «Βαθιά μη γραμμική διέγερση αυτο-κανονικοποιημένων βραχέων κυμάτων περιστροφής», δημοσιεύεται στο περιοδικό Science Advances.Magnonic computing.
Ο ενεργειακά αποδοτικός υπολογιστής του μέλλοντος
Τα Magnonics είναι ένα νέο πεδίο έρευνας στον μαγνητισμό, όπου τα κύματα περιστροφής παίζουν κεντρικό ρόλο. Η τοπική διαταραχή στη μαγνητική τάξη ενός μαγνήτη μπορεί να διαδοθεί ως κύματα μέσω ενός υλικού. Αυτά τα κύματα ονομάζονται spin waves και τα σχετιζόμενα οιονεί σωματίδια ονομάζονται magnon. Οι πληροφορίες μεταφέρονται από κύματα περιστροφής με τη μορφή παλμών γωνιακής ορμής. Εξαιτίας αυτού, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως φορείς δεδομένων χαμηλής κατανάλωσης σε μικρότερους και πιο ενεργειακά αποδοτικούς υπολογιστές για το μέλλον. Η κύρια πρόκληση είναι το μήκος κύματος. Όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος κύματος, τόσο πιο αργές είναι οι μονάδες επεξεργασίας δεδομένων που βασίζονται σε magnon. Μέχρι τώρα, το μήκος κύματος μπορούσε να μειωθεί μόνο με πολύ περίπλοκες υβριδικές δομές ή ένα σύγχροτρο.
Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης, σε συνεργασία με συναδέλφους από τη Γερμανία, την Τσεχική Δημοκρατία, την Ουκρανία και την Κίνα, έχουν αναπτύξει μια απλούστερη εναλλακτική λύση. Βρήκαν ότι εάν η ένταση αυξηθεί, τα κύματα περιστροφής γίνονται μικρότερα και ταχύτερα - μια πρωτοποριακή μέθοδος για υπολογιστές magnon.
Η νέα ανακάλυψη υπολογιστών magnon εξηγήθηκε από τον συν-συγγραφέα της μελέτης και επικεφαλής της ομάδας NanoMag της Βιέννης, Andrii Chumak, χρησιμοποιώντας μια μεταφορά. Ο Τσουμάκ δήλωσε: «Είναι χρήσιμο να φανταστούμε τη μέθοδο με το φως. Αν αλλάξετε το μήκος κύματος του φωτός, αλλάζει το χρώμα του. Αλλά αν αλλάξετε την ένταση, αλλάζει μόνο η φωτεινότητα. Σε αυτήν την περίπτωση, βρήκαμε έναν τρόπο να αλλάξουμε το χρώμα αλλάζοντας την ένταση των κυμάτων περιστροφής. Αυτό το φαινόμενο μας επέτρεψε να διεγείρουμε πολύ μικρότερα και πολύ καλύτερα κύματα περιστροφής».
Το τρέχον μήκος κύματος που βρέθηκε με αυτό το σύστημα είναι περίπου 200 νανόμετρα. Ωστόσο, σύμφωνα με αριθμητικές προσομοιώσεις, θα ήταν δυνατό να διεγείρονται ακόμη μικρότερα μήκη κύματος. Σε αυτό το στάδιο, είναι πολύ δύσκολο να διεγείρουμε ή να μετρήσουμε αυτές τις τάξεις μεγέθους. Τα πλάτη των spin waves είναι σημαντικά για τα μαγνητικά ολοκληρωμένα κυκλώματα. Το ανακαλυφθέν σύστημα παρουσιάζει μια αυτοασφαλιζόμενη μη γραμμική μετατόπιση. Αυτό σημαίνει ότι το πλάτος των διεγερμένων spin waves είναι σταθερό. Αυτή η ιδιότητα είναι σχετική με τα ολοκληρωμένα κυκλώματα, επιτρέποντας σε διαφορετικά μαγνητικά στοιχεία να συνεργάζονται με το ίδιο πλάτος. Αυτό είναι επίσης κρίσιμο για την κατασκευή πιο περίπλοκων συστημάτων και για τις σχέσεις ενός υπολογιστή magnon. Τελικά, ο τελικός στόχος ενός πλήρως λειτουργικού υπολογιστή magnon δεν έχει επιτευχθεί, αλλά αυτή η νέα μελέτη φέρνει τους επιστήμονες ένα βήμα πιο κοντά στην επίτευξη του στόχου τους.
Πηγή: https://www.innovationnewsnetwork.com/faster-spin-waves-make-scientists-one-step-closer-magnon-computing/36181/
Photo by geralt / pixabay
