首個(gè)磁子二維電路模擬成功
所有電子設(shè)備都離不開(kāi)芯片以及由芯片組成的集成電路，目前電子開(kāi)關(guān)元件通常通過(guò)三維即所謂的橋結(jié)構(gòu)連接。而德國(guó)凱澤斯勞滕技術(shù)大學(xué)科學(xué)家開(kāi)發(fā)出了一種更有效的辦法，他們用磁子(又稱玻爾磁子)取代電子，并通過(guò)模型，首次展示了如何在集成振幅回路中使這些磁子形成電流，且只在二維尺度上與元件連接。該研究已發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。
這項(xiàng)研究工作由凱澤斯勞滕技術(shù)大學(xué)安德列·丘馬克教授負(fù)責(zé)，論文第一作者是來(lái)自中國(guó)的博士生王齊。丘馬克稱，電子電路是當(dāng)今通用電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)，物理學(xué)家正在開(kāi)發(fā)新一代電路，其中就包括他們正在從事的研究。他們采用磁性材料的自旋波傳遞信息，這種波的量子粒子就是磁子。與電子相比，磁子可以傳輸更多的信息，消耗更少的能量，產(chǎn)生更少的廢熱，這可以使計(jì)算機(jī)變得更快，功能更強(qiáng)大。
王齊介紹說(shuō)，如同普通電子電路一樣，為了連接各個(gè)開(kāi)關(guān)元件，需要導(dǎo)體和所謂的線路交叉節(jié)點(diǎn)。在模擬研究中，他們成功地開(kāi)發(fā)出了一個(gè)磁子交叉節(jié)點(diǎn)。當(dāng)兩個(gè)磁導(dǎo)體極其靠近時(shí)，粒子波的能量就會(huì)從一個(gè)導(dǎo)體傳輸?shù)搅硪粋€(gè)導(dǎo)體。這一原理在光學(xué)上早已應(yīng)用，如利用光纖來(lái)傳送信息。
這種集成磁角動(dòng)量電路的特殊之處在于，其可以在沒(méi)有三維橋梁結(jié)構(gòu)的線路交叉節(jié)點(diǎn)使用，而在經(jīng)典電子電路中，必須有三維橋梁結(jié)構(gòu)的線路交叉節(jié)點(diǎn)，才能確保電子在多個(gè)元件之間流動(dòng)。王齊說(shuō)，他們的電路使用二維平面布線，磁子導(dǎo)體只需要靠近在一起，這個(gè)“接觸點(diǎn)”被稱為定向耦合器。研究人員將借助這個(gè)模型設(shè)計(jì)出第一個(gè)磁子電路。
丘馬克表示，對(duì)于未來(lái)計(jì)算機(jī)組件的生產(chǎn)，這些新穎的電路可以節(jié)省材料，從而節(jié)約成本。此外，模擬元件的尺寸控制在納米尺度范圍，可滿足更先進(jìn)的電子元件要求，畢竟磁子芯片的信息密度比電子芯片要大很多倍。(記者 顧鋼)
