德国科学家在人工智能硬件效率领域取得突破性进展，成功构建了大规模自旋波导网络。该网络利用磁性材料中的量子涟漪（自旋波）传输信息，相较传统高能耗电子器件，其运行能耗大幅降低。这项技术为节能计算提供了前景广阔的替代方案。
电子自旋是一种量子力学量，亦被描述为内禀角动量。材料中大量自旋的排列决定了其磁性。若通过天线向磁性材料施加交流电，从而产生变化磁场，材料内的自旋可生成自旋波。
自旋波已被用于制造独立组件，例如将二进制输入信号处理为二进制输出信号的逻辑门，或选择多种输入信号之一的多路复用器。然而迄今为止，这些组件尚未连接形成更大规模电路。鲁道夫·布拉特施茨解释道："更大规模网络（如电子设备中使用的网络）尚未实现的部分原因在于：连接单个开关元件的波导中自旋波存在强烈衰减——特别是当波导窄于一微米即处于纳米尺度时。"
该研究团队采用了当前已知衰减最低的材料：钇铁石榴石（YIG）。研究人员使用硅离子束在这种110纳米厚的磁性材料薄膜上刻蚀出独立的自旋波波导，并制作出包含198个节点的大型网络。这种新方法能灵活且可重复地制造高质量的复杂结构。
本项目由德国科学基金会（DFG）在合作研究中心1459"智能物质"框架下资助。
信息来源
Journal Reference:
Jannis Bensmann, Robert Schmidt, Kirill O. Nikolaev, Dimitri Raskhodchikov, Shraddha Choudhary, Richa Bhardwaj, Shabnam Taheriniya, Akhil Varri, Sven Niehues, Ahmad El Kadri, Johannes Kern, Wolfram H. P. Pernice, Sergej O. Demokritov, Vladislav E. Demidov, Steffen Michaelis de Vasconcellos, Rudolf Bratschitsch.Dispersion-tunable low-loss implanted spin-wave waveguides for large magnonic networks.Nature Materials, 2025; DOI:10.1038/s41563-025-02282-y
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