Ученые из МФТИ знают, как не потерять сигнал в магнонных схемах — Naked Science
03.12.2019
ФизТех

Ученые из МФТИ знают, как не потерять сигнал в магнонных схемах

4.5

Исследователи из МФТИ, ИРЭ и СГУ показали, что соединительные элементы в электронных схемах магнонной логики очень важны: неудачный волновод может привести к потере сигнала. Ученые построили параметрическую модель, которая позволяет моделировать подходящий волновод, не приводящий к потере сигнала, создали прототип волновода и проверили экспериментально правильность модели.

Сергей Никитов и Дмитрий Калябин проводят измерение распределения намагниченности в ферромагнитном волноводе с помощью комплекса бриллюэновской спектроскопии в «чистой комнате» / ©Пресс-служба МФТИ

Статья опубликована в Journal of Applied Physics.

Глобальная задача исследователей, занимающихся магнонной логикой, — это создание альтернативной схемотехники, совместимой с существующей электроникой. То есть нужно сделать так, чтобы к имеющимся устройствам можно было добавлять принципиально новые элементы. Например, более быстродействующие процессоры с низким энергопотреблением.

При проектировании новых устройств необходимо соединять различные элементы друг с другом, как и в обычной схемотехнике. Но в магнонной вместо проводов используются магнитные волноводы. Ранее предполагали, что волноводы могут немного влиять на снижение интенсивности при передаче сигнала от элемента к элементу.

Исследователи из Московского физико-технического института, Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова РАН и Саратовского государственного университета показали, что влияние соединительных элементов более значимо. Если не угадать с параметрами геометрии, весь сигнал может быть потерян. Основная причина этого — интерференция спиновых волн. Ведь волноводы очень маленькие — порядка десятков нанометров, в таких масштабах надо учитывать квантовые свойства сигнала.

Ученые решали оптимизационную задачу: как построить наиболее эффективный волновод для устройств магнонной логики. Они создали теорию и математическую модель, описывающую распространение волн в наноразмерных волноводах. Для этого Дмитрий Калябин, ответственный исполнитель лаборатории терагерцовой спинтроники МФТИ, адаптировал ранее существовавшие в коллективе наработки для акустики на случай магнитных волн.

Его коллегам из Саратова удалось создать прототип и с помощью бриллюэновской спектроскопии (с помощью бриллюэновской спектроскопии можно сделать «фотографию» распределения намагниченности в образце после того, как на него светили лазером) показать, что расчеты московского исследователя оказались верны. Полученное распределение можно сравнить с теоретически рассчитанным.

«Изначально мы предполагали построить модель, по которой можно посчитать пропускные характеристики волновода перед его созданием. Мы думали, что оптимизация формы волновода улучшит КПД передачи сигнала. А в ходе исследования оказалось, что влияние интерференции более существенно: если параметры окажутся неудачными, сигнал может не передаваться вовсе», — рассказал Сергей Никитов, член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией терагерцовой спинтроники МФТИ.

Несмотря на то, что в статье исследователи продемонстрировали работу модели на примере прямого случая, ее можно применять и для описания всего спектра существующих сегодня волноводов. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
Вчера, 13:03
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

11 часов назад
Ольга Иванова

Польские исследователи узнали, какой определяющий фактор стоит за убежденностью людей не вакцинироваться от коронавирусной инфекции.

Вчера, 21:19
Мария Азарова

Руководитель полетов Национального космического агентства США Зебулон Сковилл рассказал, чем обернулся для МКС инцидент с двигателями «Науки».

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

28 июля
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

Вчера, 13:03
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: