Прорыв в науке: магнитные волны генерируют электрические сигналы для компьютеров будущего

Исследователи из Университета Делавэра совершили открытие, которое может привести к созданию сверхбыстрых и энергоэффективных компьютерных чипов. Они обнаружили, что магноны — крошечные магнитные волны, распространяющиеся в твердых материалах, — способны генерировать измеримые электрические сигналы.

Это открытие, подробно описанное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, предполагает, что будущие чипы смогут напрямую объединять магнитные и электрические системы. Это устранит необходимость в постоянном обмене энергией, который ограничивает производительность современных устройств.

Традиционная электроника основана на потоке заряженных электронов, которые теряют энергию в виде тепла при движении по цепям. В отличие от этого, магноны переносят информацию через синхронизированный «спин» электронов, создавая волнообразные паттерны в материале. Согласно теоретическим моделям, разработанным командой, когда эти магнитные волны проходят через антиферромагнитные материалы, они могут индуцировать электрическую поляризацию, эффективно создавая измеримое напряжение.

Антиферромагнитные магноны могут двигаться с терагерцовыми частотами — примерно в тысячу раз быстрее, чем магнитные волны в обычных материалах. Эта исключительная скорость открывает перспективный путь для сверхбыстрых вычислений с низким энергопотреблением. Исследователи сейчас работают над экспериментальной проверкой своих теоретических предсказаний и изучают взаимодействие магнонов со светом, что может привести к еще более эффективным способам управления ими.

Данная работа вносит вклад в более масштабную цель Центра гибридных, активных и отзывчивых материалов (CHARM) по разработке гибридных квантовых материалов для передовых технологий. Исследователи центра изучают, как различные типы материалов — такие как магнитные, электронные и квантовые системы — можно комбинировать и контролировать для создания технологий следующего поколения.

Это фундаментальное исследование открывает путь к созданию компьютеров, которые не только значительно быстрее, но и потребляют гораздо меньше энергии, что особенно актуально в эпоху развития искусственного интеллекта и больших данных. Подобные открытия на стыке магнетизма и электричества в перспективе могут изменить всю архитектуру вычислительных устройств.