德国科学家在人工智能硬件能效领域取得突破性进展，他们成功构建了大规模自旋波导网络，能以极低能耗处理信息。这种磁性材料中的自旋波量子涟漪，为高耗能电子元件提供了极具前景的替代方案。
电子自旋是一种量子力学量，也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特性。若通过天线对磁性材料施加交流电，从而产生变化磁场，材料中的自旋可生成自旋波。
自旋波已被用于制造独立元件，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，这些元件尚未被连接形成更大规模的电路。"像电子设备中那样的大型网络尚未实现，部分原因是连接单个开关元件的波导中存在强烈的自旋波衰减——特别是当波导宽度小于微米级达到纳米尺度时，"鲁道夫·布拉施蒂奇解释道。
研究团队采用了目前已知衰减最低的材料：钇铁石榴石（YIG）。研究人员用硅离子束在这种磁性材料的110纳米薄膜上刻蚀出独立的自旋波波导，构建了包含198个节点的大型网络。这种新方法能灵活、可重复地制造高质量的复杂结构。
德国研究基金会（DFG）在合作研究中心1459"智能物质"框架下资助了该项目。
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
微信扫一扫，分享本文