Исследователи из Факультета физики университета Гетеборга нашли способ синхронизации работы неограниченного количества крошечных генераторов спин-волн. Эти генераторы являются одним из основных видов устройств для спинтроники, весьма перспективного направления в вычислительной технике и коммуникациях, в котором переносимая информация кодируется в виде движения волн упорядоченного направления вращения (спина) групп электронов. Однако, такие наноразмерные микроволновые устройства, оперирующие малыми количествами энергии, весьма подвержены пагубному влиянию некоторых факторов окружающей среды, в том числе и температуры, которая определяет высокий уровень фазовых шумов. Одним из основных решений этой проблемы считается использование большого количества спин-генераторов, совместная работа которых позволяет увеличить мощность генерируемых волн.

Добиться синхронной работы наноразменых спин-генераторов ученым впервые удалось в 2005 году, при этом было задействовано всего два таких генератора. На сложность этой задачи указывает то, что

к 2013 году ученым удалось синхронизировать работу всего четырех низкочастотных генераторов и трех высокочастотных, работающих в микроволновом диапазоне.

Однако, группа профессора Йохана Окермена из университета Гетеборга продемонстрировала новый метод, который, в теории, позволяет синхронизировать работу сколь угодно большого количества спин-генераторов, что, в свою очередь, позволяет получить лучи из сфокусированных спин-волн.

При этом, глубина синхронизации и расстояния, разделяющие генераторы, намного превышают аналогичные показатели, полученные в ходе предыдущих экспериментов.

«Теперь мы знаем, как можно управлять с высокой точностью распространением спин-волн. И самое главное заключается в том, что не существует никакого теоретического предела в количестве генераторов, работа которых может быть синхронизирована» – рассказывает Рэнди Думас (Randy Dumas), один из исследователей.

Направление луча, состоящего из спин-волн, может быть определено при помощи комбинации электрического тока, протекающего через генератор, и внешнего магнитного поля. Изменяя направление луча, можно сделать так, что он будет оказывать воздействие на другие генераторы, синхронизируя их работу с работой первого генератора. Кроме этого, такой способ позволит определить пути распространения несущих информацию сигналов внутри спинтронных чипов, и для этого не будет требоваться создания специальных «проводящих» дорожек.

Данная технология управления и синхронизации позволит создать так называемые нелинейные множества генераторов, в которых будут объединены сотни элементарных спинтронных устройств и генераторов. А структура такого множества, которую можно изменять на лету в случае необходимости, станет основой архитектуры спинтронных вычислительных устройств следующего поколения.

«В скором времени мы планируем провести ряд экспериментов, нацеленных на изучение работы и взаимодействия сетей спинтронных генераторов. И мы собираемся использовать такие сети для создания чрезвычайно быстрых вычислительных систем, работа которых основана на принципах работы мозга человека» – рассказывает Рэнди Думас.