Революционный прорыв в визуализации спиновых волн открывает путь к компьютерам будущего

В январском выпуске Nature Materials 2025 года описано революционное достижение ученых из Брукхейвенской национальной лаборатории – создание метода визуализации спиновых волн в реальном времени на наноуровне с беспрецедентным временным и пространственным разрешением.
Революционный прорыв в визуализации спиновых волн открывает путь к компьютерам будущего
Изображение носит иллюстративный характер

Группа исследователей под руководством старшего физика Йимея Чжу разработала уникальную технологию, объединяющую модифицированный электронный микроскоп с микроволновой технологией. «Это первый случай наблюдения спиновых волн с помощью электронной микроскопии», – отмечает ведущий автор исследования Чухан Лю, аспирант Университета Стони Брук.

Спинтроника, изучающая как заряд, так и спин электронов, и её подраздел магноника, исследующий коллективное поведение спинов, открывают путь к энергоэффективным вычислениям и квантовым устройствам. Однако до сих пор существовала проблема изучения спиновых волн на наноуровне из-за недостаточной чувствительности и скорости существующих методов микроскопии.

Исследователи создали и стабилизировали особую топологическую магнитную структуру в тонких пленках пермаллоя, используя литографическое структурирование и микроволновую технологию. В пленках наблюдались спиновые вихри, антивихри и магнитные доменные стенки. При подаче радиочастотного электрического сигнала через антенну генерировались, распространялись и интерферировали спиновые волны.

Ключевым техническим достижением стала разработка ультрабыстрого электронного импульсного генератора, созданного совместно с компанией Euclid Techlabs. Устройство получило престижную награду R&D 100 в 2019 году и премию за инновации в микроскопии в 2020 году. По словам физика Спенсера Рейсбика, синхронизация и выравнивание сотен изображений субмикронного масштаба оказались «сложнее, чем поиск иголки в стоге сена».

Новая технология имеет решающее значение для развития нейроморфных вычислений, стремящихся воспроизвести энергоэффективность и параллельную обработку данных, свойственную человеческому мозгу. «Конечная цель – понять и реализовать функциональность, подобную мозгу, в искусственных системах», – поясняет Йимей Чжу.

Метод открывает новые горизонты в электронной микроскопии, позволяя впервые захватывать динамику магнонов на гигагерцовых частотах, что соответствует современным беспроводным технологиям и квантовым кубитам. Это достижение создает мост между фундаментальными исследованиями и практическими промышленными применениями в вычислительной технике будущего.


Новое на сайте

19989Шесть историй, которые умещаются на ладони 19986Как 30 000 аккаунтов Facebook оказались в руках вьетнамских хакеров? 19985LofyGang вернулась: как бразильские хакеры охотятся на геймеров через поддельные читы 19984Автономная проверка защиты: как не отстать от ИИ-атак 19983Взлом Trellix: хакеры добрались до исходного кода одной из ведущих компаний по... 19982Почему почти 3000 монет в норвежском поле перевернули представление о викингах? 19981Как поддельная CAPTCHA опустошает ваш счёт и крадёт криптовалюту? 19980Слежка за каждым шагом: как ИИ превращает государство в машину тотального контроля 19979Как хакеры грабят компании через звонок в «техподдержку» 19978Почему именно Нью-Йорк стал самым уязвимым городом восточного побережья перед... 19977Как одна команда git push открывала доступ к миллионам репозиториев 19976Зачем древние народы убивали ножами и мечами: оружие как основа власти 19975Как Python-бэкдор DEEPDOOR крадёт ваши облачные пароли незаметно? 19974Послание в бутылке: математика невозможного 19973Почему ИИ-инфраструктура стала новой целью хакеров быстрее, чем ждали все?
Ссылка