節(jié)約成本 首個磁子二維電路模擬成功

所有電子設(shè)備都離不開芯片以及由芯片組成的集成電路，目前電子開關(guān)元件通常通過三維即所謂的橋結(jié)構(gòu)連接。而德國凱澤斯勞滕技術(shù)大學(xué)科學(xué)家開發(fā)出了一種更有效的辦法，他們用磁子(又稱玻爾磁子)取代電子，并通過模型，首次展示了如何在集成振幅回路中使這些磁子形成電流，且只在二維尺度上與元件連接。該研究已發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

這項研究工作由凱澤斯勞滕技術(shù)大學(xué)安德列·丘馬克教授負(fù)責(zé)，論文第一作者是來自中國的博士生王齊。丘馬克稱，電子電路是當(dāng)今通用電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)，物理學(xué)家正在開發(fā)新一代電路，其中就包括他們正在從事的研究。他們采用磁性材料的自旋波傳遞信息，這種波的量子粒子就是磁子。與電子相比，磁子可以傳輸更多的信息，消耗更少的能量，產(chǎn)生更少的廢熱，這可以使計算機變得更快，功能更強大。

王齊介紹說，如同普通電子電路一樣，為了連接各個開關(guān)元件，需要導(dǎo)體和所謂的線路交叉節(jié)點。在模擬研究中，他們成功地開發(fā)出了一個磁子交叉節(jié)點。當(dāng)兩個磁導(dǎo)體極其靠近時，粒子波的能量就會從一個導(dǎo)體傳輸?shù)搅硪粋€導(dǎo)體。這一原理在光學(xué)上早已應(yīng)用，如利用光纖來傳送信息。

這種集成磁角動量電路的特殊之處在于，其可以在沒有三維橋梁結(jié)構(gòu)的線路交叉節(jié)點使用，而在經(jīng)典電子電路中，必須有三維橋梁結(jié)構(gòu)的線路交叉節(jié)點，才能確保電子在多個元件之間流動。王齊說，他們的電路使用二維平面布線，磁子導(dǎo)體只需要靠近在一起，這個“接觸點”被稱為定向耦合器。研究人員將借助這個模型設(shè)計出第一個磁子電路。

丘馬克表示，對于未來計算機組件的生產(chǎn)，這些新穎的電路可以節(jié)省材料，從而節(jié)約成本。此外，模擬元件的尺寸控制在納米尺度范圍，可滿足更先進(jìn)的電子元件要求，畢竟磁子芯片的信息密度比電子芯片要大很多倍。(顧鋼)

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