Новый интерферометр прокладывает путь к энергоэффективной обработки информации
Исследователи разработали интерферометр, который работает с магнитными квазичастицами, называемыми магнонами, а не фотонами, как в обычных интерферометрах. Хотя магнонные сигналы имеют дискретные фазы, которые обычно не могут быть изменены непрерывно, магнонный интерферометр может генерировать непрерывное изменение магнонного сигнала.
В будущем эта способность может быть использована для разработки магнонных интегральных схем и других магнонных устройств, которые преодолевают некоторые ограничения, с которыми сталкиваются их электронные коллеги.
Исследователи, Юнь-Мэй Ли, Цзян Сяо и Кай Чанг, опубликовали статью о своей работе с магнонами в недавнем выпуске Nano Letters.
Одной из характерных особенностей магнонов является их дискретная и топологическая природа, поскольку они несут фиксированное количество энергии и могут рассматриваться как квантованные спиновые волны. Эта характеристика магнонов делает их надежными против локальных возмущений и запрещенных процессов обратного рассеяния, таких как джоулево нагревание и локальные дефекты, которые часто вызывают потери в электронных устройствах.
По этой причине исследователи изучают возможность использования магнонных токов вместо электрических токов для передачи и обработки информации в высокоэффективных системах обработки информации.
Однако для управления магнонами требуется способность непрерывно изменять магнонный сигнал, который был сложным. В новой работе исследователи достигают это, создавая волновод из искусственных кристаллов магнонов, состоящий из магнитного изолятора иттрий-железного граната, который имеет узорчатые треугольные отверстия.
Они показали, что из границы между двумя из этих кристаллов магнонов возникают противоположные направления вращения треугольных дырок. Эти магнонные моды обладают желательными свойствами невосприимчивости к обратному рассеянию и остаются очень когерентными во время распространения, что позволяет использовать их в магнонном интерферометре, способном непрерывно изменять магнонный сигнал.
Чтобы продемонстрировать это, исследователи использовали магнонический интерферометр для разделения магнонного пучка, отправки его по двум путям распространения и направления обеих частей луча для повторения. Таким образом, манипулируя лучом, исследователи могли добиться непрерывного изменения магнитного сигнала на детекторе, расположенном в конце одного из путей луча.
«Интерферометр очень чувствителен к внешним магнитным полям, так как очень слабое магнитное поле (около 1 гаусса) может значительно изменить сигнал», — сказал Чанг в Phys.org.
Исследователи ожидают, что в будущем способность интерферометра контролировать магнонные сигналы таким образом, может привести к разработке магнонных устройств для обработки информации, чтобы избежать потерь, которые наносят ущерб обычным электронным устройствам.
Больше информации: Yun-Mei Li, Jiang Xiao, and Kai Chang. «Topological Magnon Modes in Patterned Ferrimagnetic Insulator Thin Films.» Nano Letters. DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b00492