Магнитный прорыв может сделать ИИ в 10 раз эффективнее

Художественное изображение спиноволновой сети, созданной с помощью ионного пучка (внизу: антенна и сеть, вверху справа: ионный пучок, вверху слева: спиновая волна). Автор: Роберт Шмидт (группа Братшича)

Быстрое развитие ИИ-приложений создаёт всё большую нагрузку на энергетическую инфраструктуру. Это делает особенно актуальным поиск энергоэффективных решений для аппаратного обеспечения ИИ. Одна из перспективных идей — использование так называемых спиновых волн для обработки информации.

Команда физиков из университетов Мюнстера и Гейдельберга (Германия) под руководством профессора Рудольфа Братшича разработала новый метод создания волноводов, в которых спиновые волны могут распространяться на особенно большие расстояния. Им удалось создать крупнейшую на сегодняшний день спиноволновую сеть с 198 узлами. Кроме того, учёные научились целенаправленно контролировать свойства передаваемой спиновой волны, например, точно изменять её длину и отражение на определённых интерфейсах. Исследование опубликовано в научном журнале Nature Materials.

Спин электрона — это квантовая механическая величина, также описываемая как собственный угловой момент. Ориентация множества спинов в материале определяет его магнитные свойства. Если к магнитному материалу приложить переменный ток через антенну, создавая изменяющееся магнитное поле, спины в материале могут генерировать спиновую волну.

Спиновые волны уже использовались для создания отдельных компонентов, таких как логические элементы, обрабатывающие двоичные сигналы, или мультиплексоры, выбирающие один из нескольких входных сигналов. Однако до сих пор эти компоненты не соединялись в более крупные схемы. «Одна из причин — сильное затухание спиновых волн в волноводах, соединяющих отдельные элементы, особенно если их ширина меньше микрона», — объясняет Рудольф Братшич.

Группа использовала материал с наименьшим известным затуханием — гранат иттрия-железа (YIG). С помощью ионного пучка кремния исследователи создали волноводы в 110-нанометровой плёнке этого материала, получив сложную высококачественную структуру.

Проект финансировался Немецким научно-исследовательским сообществом (DFG) в рамках программы «Интеллектуальная материя».

Источники: sciencedaily.com, Nature Materials