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低能耗自旋波信息傳輸技術實現,有助推動下一代計算系統伊辛機發展

2025-03-03 01:37:00 來源: 點擊數:

科技日報記者 張夢然

瑞典哥德堡大學研究團隊在最新一期《自然·物理學》上發表了室溫下實現低能耗自旋波技術的重要研究成果。他們證明信息可以利用復雜網絡中的磁波運動進行傳輸,這有望成為量子計算機的低能耗替代方案,也為下一代伊辛機的發展奠定了基礎。

伊辛機是一種計算系統,旨在模擬物理材料中磁自旋的自我組織過程,以解決復雜的優化問題。與傳統計算機相比,伊辛機能夠更高效地找到解決方案。它通過編程不同自旋之間的連接強度來運作:正耦合使自旋同向排列,負耦合則導致反向排列。最終的自旋方向代表了問題的最佳解決方案。

研究團隊此次實現了兩個自旋霍爾納米振蕩器之間的相位控制同步。通過調節這些自旋波的相位,他們在網絡中生成二元相位模式,展示了首次實現的同相和異相調節能力。這種調節可以通過改變磁場、電流、施加的柵極電壓或振蕩器間的距離來完成。

這項研究開啟了構建由數十萬個振蕩器組成網絡的可能性,從而推動開發出更加高效的伊辛機。由于這些振蕩器能在室溫下工作,且體積小至納米級別,其可以輕松適應從大型系統到小型設備(如手機)的應用場景。

此外,這項研究聚焦于自旋電子學領域,特別是磁性材料納米薄層中的磁性現象以及由外部刺激(如磁場、電流和電壓)產生的自旋波。自旋電子學的進步有望對包括人工智能、機器學習、電信及金融系統在內的多個領域產生深遠影響,例如推動更強大、更高效的傳感器以及高頻交易系統的開發。

總編輯圈點

本文的研究團隊證明了自旋波可以作為一種“信息傳輸者”,這不僅提高了數據處理速度,還大大降低了能耗,使得大規模應用成為可能。而它對伊辛機的推動同樣令人矚目。較之當前的計算機,伊辛機能更快速地找到最優解,在未來越來越多處理大數據和復雜算法的應用場景中,這一能力將尤為關鍵——包括在AI領域加速模型訓練,以及在電信行業提高網絡性能與服務響應速度,讓金融機構能在毫秒級甚至微秒級的時間尺度上作出反應……因此我們相信,不僅計算領域有望迎來革新,眾多其他行業也將被惠及。

責任編輯:左常睿

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