К сожалению, такие наноразмерные СВЧ-генераторы страдают невыносимо низкой мощностью и высоким фазовым шумом. Принято считать, что одним из наиболее привлекательных способов решения этой проблемы является синхронизация большого количества этих наноскопических осцилляторов, чтобы ограничить пагубное влияние тепловой энергии.Синхронизация двух таких генераторов была впервые опубликована в 2005 году.
Однако к 2013 году количество синхронизированных генераторов увеличилось только до четырех низкочастотных генераторов и трех микроволновых генераторов. Кроме того, сцепление было трудно воспроизводимо контролировать.
Аспирант Афшин Хушанг и его научный руководитель доктор Рэнди Дюма в команде профессора Йохана Акермана теперь сумели продемонстрировать возможность создания и использования сфокусированных пучков спиновых волн для (i) синхронизации осцилляторов на гораздо больших расстояниях, чем показано ранее, и (ii ) надежно синхронизируют рекордное количество осцилляторов.В своей статье, опубликованной в Nature Nanotechnology, они синхронизируют пять осцилляторов и демонстрируют результирующее улучшение качества осцилляторов.
«Поскольку теперь мы знаем, как контролировать распространение спиновых волн, на самом деле нет предела тому, сколько осцилляторов мы можем теперь синхронизировать», — сказал Рэнди Дюма, который видит большой потенциал в нескольких областях исследований.Поскольку направление пучка спиновых волн также можно настроить с помощью электрического тока через осциллятор и через внешнее магнитное поле, результаты также окажут большое влияние на растущее поле электроники на основе спиновых волн, называемой магноникой. Изменяя направление луча, можно выбрать, какие генераторы синхронизируются и, таким образом, управлять потоком информации в магнонных схемах способом, который раньше был невозможен.Результаты также открывают новые возможности для фундаментальных исследований сетей сильно нелинейных осцилляторов, где массив из примерно сотни таких осцилляторов в различных геометрических архитектурах может контролироваться извне и детально изучаться.
«Мы надеемся использовать эти и подобные компоненты для чрезвычайно быстрых нейроморфных вычислений на основе осцилляторных сетей», — объясняет Рэнди.