Les ondes de spin pourraient débloquer la prochaine génération de technologie informatique, un nouveau composant permet aux physiciens de les contrôler – Technoguide

Des chercheurs de l’Université Aalto ont développé un nouvel appareil pour la spintronique. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Communications et marquent un pas vers l’objectif d’utiliser la spintronique pour fabriquer des puces informatiques et des dispositifs pour le traitement des données et les technologies de communication qui soient petits et puissants.

L’électronique traditionnelle utilise la charge électrique pour effectuer des calculs qui alimentent la plupart de notre technologie quotidienne. Cependant, les ingénieurs sont incapables de faire des calculs électroniques plus rapidement, car la charge en mouvement crée de la chaleur, et nous sommes à la limite de la taille et de la vitesse des puces avant de surchauffer. Parce que l’électronique ne peut pas être réduite, on craint que les ordinateurs ne puissent pas devenir plus puissants et moins chers au même rythme qu’ils l’ont été au cours des 7 dernières décennies. C’est là qu’intervient la spintronique.

«Spin» est une propriété de particules comme les électrons de la même manière que «charge». Les chercheurs sont enthousiasmés par l’utilisation de la rotation pour effectuer des calculs, car cela évite les problèmes de chauffage des puces informatiques actuelles. «Si vous utilisez des ondes de spin, c’est un transfert de spin, vous ne déplacez pas la charge, donc vous ne créez pas d’échauffement», explique le professeur Sebastiaan van Dijken, qui dirige le groupe qui a rédigé l’article.

Matériaux magnétiques à l’échelle nanométrique

L’appareil fabriqué par l’équipe est un résonateur Fabry-Pérot, un outil bien connu en optique pour créer des faisceaux lumineux avec une longueur d’onde étroitement contrôlée. La version à onde de spin réalisée par les chercheurs dans ce travail leur permet de contrôler et de filtrer les ondes de spin dans des dispositifs qui ne mesurent que quelques centaines de nanomètres de diamètre.

Les appareils ont été fabriqués en prenant en sandwich des couches très minces de matériaux aux propriétés magnétiques exotiques les unes sur les autres. Cela a créé un dispositif dans lequel les ondes de spin dans le matériau seraient piégées et annulées si elles n’étaient pas de la fréquence souhaitée. «Le concept est nouveau, mais facile à mettre en œuvre», explique le Dr Huajun Qin, le premier auteur de l’article, «le truc est de fabriquer des matériaux de bonne qualité, que nous avons ici chez Aalto. Le fait qu’il ne soit pas difficile de fabriquer ces appareils signifie que nous avons de nombreuses opportunités pour de nouveaux travaux passionnants.

Traitement de données sans fil et calcul analogique

Les problèmes liés à l’accélération de l’électronique vont au-delà de la surchauffe, ils entraînent également des complications dans la transmission sans fil, car les signaux sans fil doivent être convertis de leurs fréquences plus élevées à des fréquences que les circuits électroniques peuvent gérer. Cette conversion ralentit le processus et nécessite de l’énergie. Les puces à ondes de spin sont capables de fonctionner aux fréquences micro-ondes utilisées dans les signaux de téléphonie mobile et de wifi, ce qui signifie qu’ils ont beaucoup de potentiel pour être utilisés dans des technologies de communication sans fil encore plus rapides et plus fiables à l’avenir.

De plus, les ondes de spin peuvent être utilisées pour faire du calcul d’une manière plus rapide que l’informatique électronique à des tâches spécifiques «L’informatique électronique utilise la logique« booléenne »ou binaire pour faire des calculs», explique le professeur van Dijken, «avec les ondes de spin, l’information est transportée dans l’amplitude de l’onde, ce qui permet un calcul de style plus analogique. Cela signifie qu’il pourrait être très utile pour des tâches spécifiques telles que le traitement d’image ou la reconnaissance de formes. L’avantage de notre système est que la structure de taille de celui-ci signifie qu’il devrait être facile à intégrer dans la technologie existante ‘

Maintenant que l’équipe a le résonateur pour filtrer et contrôler les ondes de spin, les prochaines étapes consistent à créer un circuit complet pour elles. «Pour construire un circuit magnétique, nous devons être capables de guider les ondes de spin vers des composants fonctionnels, comme le font les canaux électriques conducteurs sur les puces électroniques. Nous cherchons à créer des structures similaires pour diriger les ondes de spin», explique le Dr Qin.

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université Aalto. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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