科技日報(bào)記者 張夢然
瑞典哥德堡大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在最新一期《自然·物理學(xué)》上發(fā)表了室溫下實(shí)現(xiàn)低能耗自旋波技術(shù)的重要研究成果。他們證明信息可以利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的磁波運(yùn)動(dòng)進(jìn)行傳輸，這有望成為量子計(jì)算機(jī)的低能耗替代方案，也為下一代伊辛機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
伊辛機(jī)是一種計(jì)算系統(tǒng)，旨在模擬物理材料中磁自旋的自我組織過程，以解決復(fù)雜的優(yōu)化問題。與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比，伊辛機(jī)能夠更高效地找到解決方案。它通過編程不同自旋之間的連接強(qiáng)度來運(yùn)作：正耦合使自旋同向排列，負(fù)耦合則導(dǎo)致反向排列。最終的自旋方向代表了問題的最佳解決方案。
研究團(tuán)隊(duì)此次實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)自旋霍爾納米振蕩器之間的相位控制同步。通過調(diào)節(jié)這些自旋波的相位，他們在網(wǎng)絡(luò)中生成二元相位模式，展示了首次實(shí)現(xiàn)的同相和異相調(diào)節(jié)能力。這種調(diào)節(jié)可以通過改變磁場、電流、施加的柵極電壓或振蕩器間的距離來完成。
這項(xiàng)研究開啟了構(gòu)建由數(shù)十萬個(gè)振蕩器組成網(wǎng)絡(luò)的可能性，從而推動(dòng)開發(fā)出更加高效的伊辛機(jī)。由于這些振蕩器能在室溫下工作，且體積小至納米級(jí)別，其可以輕松適應(yīng)從大型系統(tǒng)到小型設(shè)備（如手機(jī)）的應(yīng)用場景。
此外，這項(xiàng)研究聚焦于自旋電子學(xué)領(lǐng)域，特別是磁性材料納米薄層中的磁性現(xiàn)象以及由外部刺激（如磁場、電流和電壓）產(chǎn)生的自旋波。自旋電子學(xué)的進(jìn)步有望對包括人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、電信及金融系統(tǒng)在內(nèi)的多個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，例如推動(dòng)更強(qiáng)大、更高效的傳感器以及高頻交易系統(tǒng)的開發(fā)。
總編輯圈點(diǎn)
本文的研究團(tuán)隊(duì)證明了自旋波可以作為一種“信息傳輸者”，這不僅提高了數(shù)據(jù)處理速度，還大大降低了能耗，使得大規(guī)模應(yīng)用成為可能。而它對伊辛機(jī)的推動(dòng)同樣令人矚目。較之當(dāng)前的計(jì)算機(jī)，伊辛機(jī)能更快速地找到最優(yōu)解，在未來越來越多處理大數(shù)據(jù)和復(fù)雜算法的應(yīng)用場景中，這一能力將尤為關(guān)鍵——包括在AI領(lǐng)域加速模型訓(xùn)練，以及在電信行業(yè)提高網(wǎng)絡(luò)性能與服務(wù)響應(yīng)速度，讓金融機(jī)構(gòu)能在毫秒級(jí)甚至微秒級(jí)的時(shí)間尺度上作出反應(yīng)……因此我們相信，不僅計(jì)算領(lǐng)域有望迎來革新，眾多其他行業(yè)也將被惠及。
