Група учени под ръководството на специалисти от Индийския технологичен институт в Бхубанешвар постигна значителен пробив в областта на спинтронните изчисления – те успяха да синхронизират над 105 000 наноосцилатора само за 45 наносекунди. Технологията проправя пътя към свръхбързи изчислителни елементи, по-ефективни от съвременните силициеви транзистори.

Традиционните силициеви чипове обработват данни, като прекарват електрони през няколко милиарда миниатюрни транзистори, при което се отделят огромни количества топлина. Спинтрониката предлага елегантна алтернатива: тук изходната величина е собственият спин на електроните – аналог на магнитното въртене, а не тяхното физическо движение, а предаването на данни се осъществява чрез спинови вълни.

В основата на новата технология са спиновите наноосцилатори на Хол, които генерират разпространяващи се магнитни спинови вълни. За да се създаде мощен процесор, е необходимо тези наноелементи да се накарат да осцилират в унисон. По-рано учените успяваха да синхронизират не повече от 64 такива наноосцилатора в двуизмерна решетка. За да се увеличи този брой беше необходимо те да бъдат разположени възможно най-близо един до друг.

В решаването на проблема На индийските учени им помогнаха техни колеги от Университета в Гьотеборг (Швеция) и Университета Тохоку (Япония). С общи усилия те създадоха свръхтънки наноструктури с диаметър едва 10 и 20 нанометра. Използвайки трислойни материали от волфрам-тантал и кобалт-желязо-бор, те събраха в една мрежа над 105 000 компонента. При подаване на електрически ток цялата мрежа се синхронизираше за 45 наносекунди.

Бързото подреждане на фазите беше подпомогнато от обмена на магнони – квазичастици на спинови вълни. Между наноустройствата се образува връзка при минимално разсейване на енергия. Учените установиха, че общата мощност на мрежата и качеството на сигнала се мащабират много добре. При такова ниво на производителност на наноосцилаторите ще бъде възможно да се изграждат машини на Изинг – специализирани процесори, предназначени изключително за почти мигновено решаване на задачи по оптимизация с множество променливи. Ще бъде възможно да се изготвят най-ефективните маршрути за доставка, да се моделират в реално време схеми на финансови рискове, както и да се оптимизират невронните мрежи – авангардни системи с изкуствен интелект.

Макар тази технология все още да се намира в ранен експериментален етап, възможността за синхронизиране на хиляди наномагнитни устройства за част от микросекундата е много обещаваща с оглед на бъдещите ни изчислителни нужди, които нарастват главоломно с всеки изминал ден.