Исследователи из Университета Делавэра открыли новый способ объединения магнитных и электрических сил в вычислительной технике, что может привести к созданию компьютеров, работающих значительно быстрее и потребляющих гораздо меньше энергии.

В опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences работе учёные из Центра гибридных, активных и откликающихся материалов (CHARM) Университета Делавэра сообщили, что магноны — крошечные магнитные волны, распространяющиеся в твёрдых материалах — способны генерировать измеримые электрические сигналы. Это открытие указывает на возможность создания будущих компьютерных чипов, которые напрямую объединяют магнитные и электрические системы, устраняя необходимость постоянного обмена энергией, что ограничивает производительность современных устройств.

Магноны передают информацию посредством синхронизированного «спина» электронов, формируя волнообразные структуры в материале. Согласно теоретическим моделям, разработанным командой Университета Делавэра, когда эти магнитные волны проходят через антиферромагнитные материалы, они могут вызывать электрическую поляризацию, что приводит к появлению измеримого напряжения.

Антиферромагнитные магноны способны двигаться с терагерцовыми частотами — примерно в тысячу раз быстрее, чем магнитные волны в обычных материалах. Такая скорость открывает перспективы для сверхбыстрых и энергоэффективных вычислений. В настоящее время исследователи проводят эксперименты для подтверждения своих теоретических предсказаний и изучают взаимодействие магнонов со светом, что может привести к ещё более эффективным способам их управления.

Эта работа способствует достижению цели CHARM по разработке гибридных квантовых материалов для передовых технологий. Учёные центра исследуют, как различные типы материалов — магнитные, электронные и квантовые системы — могут быть объединены и управляемы для создания технологий следующего поколения. Главная задача CHARM — проектировать умные материалы, реагирующие на окружающую среду и способствующие прорывам в вычислениях, энергетике и коммуникациях.