Обнаруженный учеными ЛЭТИ эффект позволит создавать компактные вычислительные системы на новых физических принципах
Исследователи показали, что с помощью одного СВЧ-сигнала можно управлять характеристиками другого передающего информацию сигнала. Эффект был достигнут благодаря применению принципов магноники – перспективному разделу электроники, изучающему свойства магнитных материалов.
Современная электроника, действующая на основе кремниевой компонентной базы, сегодня подходит к пределу своих возможностей по целому ряду важных характеристик, среди которых, энергоэффективность (и как следствие склонность к перегреву), производительность и компактность. Поэтому научные группы по всему миру активно разрабатывают альтернативные подходы к построению электроники на новых физических принципах.
В качестве научной основы для создания нового поколения вычислительных систем выступает магноника. Это направление изучает использование фундаментальных возбуждений магнитной системы – спиновые волны и их квази-частицы магноны в качестве носителей информации ( по аналогии с током в электронике или со светом в радиофотонике). Такие физические явления возникают в магнитных материалах.
Магноника предлагает многообещающие подходы к преодолению критических ограничений современных технологий, поскольку они могут обеспечить работу со сверхнизким энергопотреблением и энергонезависимость. Однако создание вычислительных устройств на принципах магноники, в частности, требует разработки эффективных методик для управления волновыми эффектами в магнитных материалах.
«Мы научились управлять одной из характеристик потока магнонов с помощью другого потока магнонов. Этот принцип работы базируется на эффекте наведенного нелинейного сдвига фазы волн и является достаточно простым и эффективным решением для изменения параметров высокочастотного сигнала, передающего информацию», – сказал руководитель лаборатории магноники и радиофотоники, профессор кафедры ФЭТ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Алексей Борисович Устинов.
По словам ученого, наведенный нелинейный сдвиг позволяет управлять фазой – это одна из характеристик, с помощью которой можно модулировать сигнал в системах передачи и обработки данных. Эффект был продемонстрирован в лабораторных условиях на одномерном магнонном кристалле, изготовленном из пленки железо-иттриевого граната (ЖИГ), широко распространенного магнитного материала.
Профессор кафедры ФЭТ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Алексей Борисович Устинов.
На основе собранных данных была составлена математическая модель, которая показывает каким образом действует наведенный нелинейный сдвиг фазы. Результаты работы опубликованы в научном журнале Applied Physics Letters.
«По сути продемонстрированный нами эффект можно использовать для создания компактных фазовращателей на принципах магноники. В перспективе такие элементы могут найти применение при построении искусственных нейронных сетей, вычислительных устройств, а также при разработке физических резервуарных компьютеров», – добавил Алексей Устинов.
Разработка методологии, компонентной базы и прототипов устройств на новых физических принципах в ЛЭТИ проводится в лаборатории магноники и радиофотоники им. Б.А. Калиникоса, которая была создана в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» в 2021 году в рамках мегагранта Правительства Российской Федерации. Ранее в рамках этой работы сотрудники лаборатории разработали на основе пленки ЖИГ нелинейный фазовращатель, действующий на принципах магноники.
Обнаруженный учеными ЛЭТИ эффект позволит создавать компактные вычислительные системы на новых физических принципах
Исследователи показали, что с помощью одного СВЧ-сигнала можно управлять характеристиками другого передающего информацию сигнала. Эффект был достигнут благодаря применению принципов магноники – перспективному разделу электроники, изучающему свойства магнитных материалов.
Современная электроника, действующая на основе кремниевой компонентной базы, сегодня подходит к пределу своих возможностей по целому ряду важных характеристик, среди которых, энергоэффективность (и как следствие склонность к перегреву), производительность и компактность. Поэтому научные группы по всему миру активно разрабатывают альтернативные подходы к построению электроники на новых физических принципах.
В качестве научной основы для создания нового поколения вычислительных систем выступает магноника. Это направление изучает использование фундаментальных возбуждений магнитной системы – спиновые волны и их квази-частицы магноны в качестве носителей информации ( по аналогии с током в электронике или со светом в радиофотонике). Такие физические явления возникают в магнитных материалах.
Магноника предлагает многообещающие подходы к преодолению критических ограничений современных технологий, поскольку они могут обеспечить работу со сверхнизким энергопотреблением и энергонезависимость. Однако создание вычислительных устройств на принципах магноники, в частности, требует разработки эффективных методик для управления волновыми эффектами в магнитных материалах.
По словам ученого, наведенный нелинейный сдвиг позволяет управлять фазой – это одна из характеристик, с помощью которой можно модулировать сигнал в системах передачи и обработки данных. Эффект был продемонстрирован в лабораторных условиях на одномерном магнонном кристалле, изготовленном из пленки железо-иттриевого граната (ЖИГ), широко распространенного магнитного материала.
На основе собранных данных была составлена математическая модель, которая показывает каким образом действует наведенный нелинейный сдвиг фазы. Результаты работы опубликованы в научном журнале Applied Physics Letters.
Разработка методологии, компонентной базы и прототипов устройств на новых физических принципах в ЛЭТИ проводится в лаборатории магноники и радиофотоники им. Б.А. Калиникоса, которая была создана в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» в 2021 году в рамках мегагранта Правительства Российской Федерации. Ранее в рамках этой работы сотрудники лаборатории разработали на основе пленки ЖИГ нелинейный фазовращатель, действующий на принципах магноники.
etu.ru