Физики создали основу для гибридных фотонно-магнонных компьютеров

Технологии

ТАСС, 18 июня. Ученые разработали структуры, которые заставляют частицы света активно взаимодействовать с магнонами – волнами намагниченности. Эти структуры можно использовать для создания компьютеров нового поколения, пишут ученые в научном журнале Science Advances.

На эту темуМагноны и голограммы помогли распознать числа от ноля до десяти миллионов

"Фотоны очень плохо взаимодействуют с магнонами. Мы создали систему, в которой они взаимодействуют очень сильно. С помощью сверхпроводников удалось существенно уменьшить электромагнитный резонатор. Благодаря этому мы уменьшили фазовую скорость фотонов в сотню раз, и взаимодействие кратно увеличилось", – рассказал один из авторов работы, старший научный сотрудник МФТИ Игорь Головчанский.

Магнонами физики называют квазичастицы, которые представляют собой коллективные колебания спинов электронов или других частиц. Их можно использовать для передачи и обмена информацией внутри квантовых и спиновых компьютеров. Главное препятствие для их создания состоит в том, что магноны крайне слабо взаимодействуют с частицами света из-за огромной разницы в размерах и свойствах. 

Головчанский и его коллеги сделали большой шаг в сторону решения этой проблемы. Они разработали материал, который состоит из двух многослойных структур. Одна из них особым образом "тормозит" частицы света, а вторая меняет поведение магнонов таким образом, что те начинают активнее взаимодействовать с фотонами.

Первая часть этой системы состоит из чередующихся пленок из сверхпроводниковых и диэлектрических материалов, а вторая – из слоев ферромагнетика и сверхпроводника. Пока подобная система работает при температурах, близких к абсолютному нулю, однако физики допускают, что похожего эффекта можно будет добиться и в менее экзотических условиях.

Текущая версия этого устройства позволяет за один цикл работы менять местами примерно 70% энергии, заточенной в магнонной или фотонной части прибора. Этот показатель и так рекордно высок, однако ученые предполагают, что его можно будет увеличить, если подобрать для каждого слоя более удачные материалы.

Подобные многослойные материалы можно использовать для разработки гибридных вычислительных систем на базе фотонов и магнонов и применять при создании новых типов электронных приборов, сочетающих в своей работе сверхпроводящие и ферромагнитные компоненты, которые в прошлом считались практически несовместимыми друг с другом.

Источник: tass.ru

Оцените статью
Экономика и политика на EconomPolit.ru