来自莫斯科物理与技术研究所、Kotelnikov无线电工程与电子研究所和N.G.Chernyshevsky Saratov国立大学的研究人员已经证明：磁子逻辑电路中的耦合元件是如此关键，以至于选择不当的波导可能会导致信号丢失。物理学家们开发了一个参数模型来预测避免信号损失的波导结构，建造了一个波导原型，并在实验中对该模型进行了测试，其研究论文发表在《应用物理》期刊上。磁子逻辑研究的基本目标是创造出与现有电子学兼容的替代电路元件。
这意味着开发全新的元件，包括速度更快、功耗更低的信号处理器，可以整合到当今的电子产品中。在设计新设备时，各种部件相互集成。然而，磁子电路依靠磁波导而不是电线来实现这一点。研究人员先前推测，波导在从一个组件到另一个组件的传输过程中，可能会对信号强度产生不利影响。俄罗斯物理学家的新研究表明，波导的影响比预期的要大。事实上，事实证明，选择不当的波导几何结构可能会导致信号完全丢失。
其原因是自旋波干扰，波导是非常小的部件，测量百分之一微米，在这个尺度上，信号的横向量化需要考虑在内。研究人员致力于一个优化问题：如何为磁子电路设计波导以确保最大效率？该团队开发了一种理论和数学模型来描述纳米波导中的波传播。为此，MIPT太赫兹自旋电子学实验室的高级研究员Dmitry Kalyabin，将该团队之前为声学系统开发的结果改编为自旋波。随后创建了一个原型装置，并使用一种名为布里渊光谱学的方法验证了计算。
这项技术包括在样品暴露于激光后对样品中的磁化分布进行“快照”。然后，用这种方法观察到的分布可以与理论预测相比较。太赫兹自旋电子实验室负责人、俄罗斯科学院相应成员谢尔盖·尼基托夫说：我们最初的目标是建立一个模型，能够在实际制造波导之前计算波导的吞吐量特性。其预期是，优化波导的形状可以最大限度地提高信号传输效率。但研究显示，干扰的影响比预期的要大，次优的参数有时会导致信号完全丢失。
虽然使用了锥形窄铁磁波导的例子来说明模型是如何工作的，但它适用于当前使用的所有波导类型。研究了磁子逻辑的重要元件，不规则铁磁窄波导中静磁表面自旋波的传播特性，所建立的数学模型是基于伽辽金方法。通过布里渊散射光谱验证了理论研究的正确性。这些过程可以通过调节结构和激励参数来控制，波导宽度的渐变可以用来改变自旋波能量密度。结果表明，波导宽度效应和不规则性对自旋波传播的影响是至关重要。
博科园｜研究/来自：莫斯科物理技术研究所
参考期刊《应用物理》
DOI: 10.1063/1.5099358
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