В запоминающем устройстве нового типа вместо оптических лучей используются спиновые волны — коллективные колебания спинов в магнитных материалах. Спиновые волны выгодны, потому что устройства спиновых волн совместимы с обычными электронными устройствами и могут работать на гораздо более короткой длине волны, чем оптические устройства, что позволяет использовать электронные устройства меньшего размера, которые имеют большую емкость хранения.Экспериментальные результаты, полученные командой, показывают, что возможно применить голографические методы, разработанные в оптике, к магнитным структурам для создания магнонного голографического запоминающего устройства.
Исследование сочетает в себе преимущества магнитного хранения данных с волновой передачей информации.«Результаты открывают новую область исследований, которые могут оказать огромное влияние на разработку новых логических устройств и устройств памяти», — сказал Александр Хитун, ведущий исследователь, профессор Калифорнийского университета в Риверсайде.
Есть три соавтора статьи: Фредерик Герц, аспирант, который работает с Хитун в Калифорнийском университете в Риверсайде, и А. Кожевников и Ю. Филимонов, оба из Российской академии наук.Голография — это метод, основанный на волновой природе света, который позволяет использовать интерференцию волн между объектным лучом и когерентным фоном. Обычно это связано с изображениями, сделанными со света, например, на водительских правах или бумажных деньгах. Однако это лишь узкая область голографии.
Первые голограммы были разработаны в последних 1940-х годах для использования с электронными микроскопами. Десять лет спустя, с появлением лазера, популяризовались оптические голографические изображения.
С тех пор другие области значительно продвинулись за счет использования интерференции волн для создания голограмм, включая акустические голограммы, используемые в сейсмических приложениях, и микроволновую голографию, используемую в радиолокационных системах.Голография также была признана будущей технологией хранения данных с беспрецедентной емкостью хранения данных и возможностью записи и чтения большого количества данных в высокопараллельной манере.Хитун более девяти лет работал над созданием логического устройства, использующего спиновые волны.
Большая часть его первоначальных исследований была сосредоточена на разработке логических схем на основе спиновых волн, подобных тем, которые в настоящее время используются в компьютерах.В прошлом году произошел критический момент, когда он решил, что устройство не нуждается в замене электронных схем компьютера. Вместо этого устройство могло бы дополнять схемы или помогать им выполнять определенные задачи, такие как распознавание изображений, распознавание речи и обработка данных.
Описанные в статье эксперименты проводились с использованием прототипа 2-битной магнонной голографической памяти. Пара магнитов, которые представляют собой элементы памяти, были выровнены в разных положениях на магнитных волноводах.
На спиновые волны, распространяющиеся по волноводам, влияет магнитное поле, создаваемое магнитами. Когда в экспериментах применялась интерференция спиновых волн, была получена четкая картина, и исследователи смогли распознать магнитные состояния магнитов.
Все эксперименты проводились при комнатной температуре.