下一代資訊處理技術  太赫茲雷射如何塑造高速運算的未來

編譯/高晟鈞

掌握磁性材料的新方法,有望成為實現下一代資訊處理技術的關鍵。隨著對運算資源需求的快速增長,科學家與工程師正在尋找更快速的資訊處理技術,其中,如何透過操縱電子的自旋模式(此現象被稱為自旋波),實現比傳統電腦更快速、更有效的資訊處理與傳輸,是目前最具潛力的解決方案。

研究團隊近期開發了可以使用客製化的光脈衝精確操縱超快速的自旋波。圖/截取自 Scitechdaily

由德州大學和麻省理工學院所組成的研究小組近期開發了一種創新方法,可以使用客製化的光脈衝精確操縱超快速的自旋波。

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自旋波的操縱與磁儲存

現今的資訊儲存主要可以分為四大類:光儲存、磁儲存、磁光儲存和半導體儲存。而作為發展最早「磁儲存技術」,由於快速何大量的記錄密度,在不論是智慧型手機、電腦、網路或雲端計算領域中都被廣泛使用的。

自旋主要描述電子在空間中的自轉,就像一個陀螺一樣,電子在原子中的自轉運動可以是向上或向下的。然而電子自旋並非真正物理上的旋轉,而是量子力學中的一種概念,如果一個物質中的上下自旋數量不相等,則會產生磁性。磁儲存(例如磁性記憶體)的原理正是透過操縱鐵磁材料的自旋性,來代表二進位位元中的0與1。

反鐵磁體與高速處理

一種被稱為反鐵磁體(Antiferromagnets)的材料,不同於傳統鐵磁材料,具有沿相反方向旋轉的特性,這種材料的自旋波通常比鐵磁體更快,因此具有高速資訊處理的潛力。

在一項研究中,研究團隊成功透過高強度太赫茲光激發一種被稱為正鐵氧體的反鐵磁體中的兩種自旋波,使其交互作用,產生另一個更高頻率的自旋波(有點類似吉他的泛音)。

在自旋電子學中,資訊是在單一電子的自旋中攜帶的,而在磁振子學中,訊息則透過自旋波(也稱為磁振子)攜帶,在這項研究中,這些自旋波更像是一個集體,同時涉及很多不同的電子自旋,能夠以比自旋電子學更快速且更有效的方式傳輸訊息。

資料來源:Scitechdaily

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