Ученые из России выяснили, как создать "магнитный" компьютер

МОСКВА, 13 авг – РИА Новости. Российские и европейские физики выяснили, как можно создать особый "невозможный" материал, который позволяет транспортировать и обрабатывать информацию не при помощи электронов, а магнонов, своеобразных "волн" намагниченности. Перспективы его применения были раскрыты в журнале Advanced Science.

«

"Наша лаборатория занимается криогенными системами. И мы себе поставили цель: посмотреть, что можно сделать с магнонными системами при криогенных температурах, заставив их взаимодействовать со сверхпроводниками", — рассказывает Игорь Головчанский, научный сотрудник Московского Физтеха.

В последние десятилетия физики активно изучают квантовые свойства электронов и атомов и пытаются приспособить их для создания электронных приборов. В обычной микроэлектронике информация представляется с помощью электрического заряда. В спиновой электронике, или спинтронике, информация представляется с помощью спина электрона — направления вращения частицы.

Главным препятствием для создания подобных вычислительных устройств пока является то, что спин электронов и прочих заряженных частиц крайне сложно контролировать и удерживать в стабильном состоянии на продолжении длительного времени, особенно при температурах, далеких от абсолютного нуля.

Все эти проблемы можно решить, если найти способ преобразования магнитного сигнала в электрический и наоборот. Сегодня с подобной задачей могут справляться лишь пленки из экзотического соединения железа, кислорода и иттрия, редкоземельного металла, обладающие необычными магнитными свойствами при сверхнизких температурах.

Головчанский и его коллеги под руководством известного отечественного физика Алексея Устинова, профессора НИТУ МИСиС и Технологического института Карлсруэ (Германия), упростили эту задачу, наблюдая за тем, как взаимодействуют друг с другом две полных противоположности – ферромагнитные материалы и сверхпроводники.

Ученые предположили, что при определенных обстоятельствах из них можно собрать такой искусственный материал, который будет обладать свойствами так называемых магнонных кристаллов, своеобразных элементарных ячеек "магнитных" компьютеров будущего.

«

"Традиционно магноника предполагала работу при комнатной температуре. Поэтому раньше ни о какой гибридизации со сверхпроводниками, которые пока не существуют в таких условиях, речи и не шло. К тому же, ферромагнетизм традиционно считается "сильнее" сверхпроводимости и интуитивно не может быть подвержен ее влиянию", — продолжает ученый.

Российские физики и их европейские коллеги усомнились в этом и проверили, что произойдет, если соединить фрагмент сверхпроводника, похожий по структуре на расческу, с тонкой пленкой из сплава никеля и железа, обладающей ферромагнитными свойствами, и охладить эту конструкцию до сверхнизких температур.

После этого ученые начали облучать данный "бутерброд" пучками микроволн, наблюдая за тем, как менялся спектр этой конструкции и как она поглощала микроволновое излучение при разных обстоятельствах.

Эти опыты показали, что подобные материалы действительно обладают свойствами магнонных кристаллов, а также помогли ученым раскрыть несколько интересных и ранее неизвестных свойств, которые можно будет использовать для создания новых вычислительных и электронных приборах.

Конечно, подобные машины пока не смогут заменить обычные компьютеры, так как для их работы требуется сверхмощная система охлаждения. С другой стороны, как предполагают Устинов и его коллеги, они могут стать частью будущих квантовых вычислительных систем и помогут найти или создать более практичные версии магнонных кристаллов.