Физики из США сделали первый шаг к созданию магнитного компьютера

Американские физики создали необычный магнитный материал из органических соединений, позволяющий передавать информацию не при помощи электронов, а магнонов – своеобразных "волн" намагниченности, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Materials.

"Теперь у нас появился способ передавать информацию по материалу, используя магноны. Магноника в данном смысле будет выступать полным аналогом электроники – теперь у нас есть своеобразный набор магнитных проводников, и, если нам удастся создать цифровую логику на их базе, они станут основой компьютеров нового типа", — заявил Кристоф Бём из университета Юты в Солт-Лейк-Сити (США).

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, как отмечают Бём и его коллеги, 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.

С подобным материалом, по словам физиков, невероятно сложно работать, что в принципе не позволяет использовать его для массовой сборки вычислительных устройств и систем передачи информации. Команда Бёма совершенно неожиданно нашла ему замену, объединив два открытия из достаточно далеких областей физики, которые ее члены совершили в последние 20-30 лет.

Первым из них является жидкий органический магнитный материал, открытый Джоэлом Миллером, коллегой Бёма, еще в начале 1990 годов. Он обнаружил, что соединение ванадия, ацетилена и синильной кислоты обладает крайне интересными магнитными свойствами, не являясь при этом чистым металлом.

Выращивая пленки из этого соединения, Бём и его команда обнаружили, что внутри них могут возникать своеобразные "волны" намагниченности, коллективные колебания спинов атомов ванадия и других компонентов этого материала, если "обстреливать" их при помощи особых пучков радиоволн или света.

Подобные квазичастицы, которые физики называют магнонами, можно использовать для переноса информации от одного спинового логического устройства к другому, что критически важно для создания магнитных или спиновых компьютеров. Аналогичным образом, информацию можно не только записывать, но и считывать из подобных пленок, используя другие наборы радиоволн или частиц света.

По словам физиков, магноны могут существовать внутри такого материала рекордно долгое время, что делает его крайне интересным для создания вычислительных приборов. С другой стороны, он не лишен недостатков – он практически мгновенно теряет свои магнитные свойства при любом контакте с воздухом, что затруднит его использование на практике.

Тем не менее, перспектива сделать компьютеры в тысячу раз экономичнее или быстрее заставят инженеров найти способ работать с ним или создать более химически стойкий аналог, заключают Бём и его коллеги.