Tuhannet nanovärähtelijät synkronoidaan alle 45 nanosekunnissa
Tutkimusryhmä demonstroi onnistuneesti maailman suurinta nanometrin kokoisten magneettisten värähtelijöiden synkronoitua verkostoa. 105 000 värähtelijää saatiin synkronoitua 45 nanosekunnissa.
Tutkimusryhmä on osoittanut kokeellisesti maailman suurimman nanometrin kokoluokan magneettisten värähtelijöiden synkronoidun verkon kyvyn. Tutkimuksessa onnistuttiin synkronoimaan 105 000 nanovärähtelijää vain 45 nanosekunnin sisällä. Menetelmä avaa uusia polkuja tekoälyn laskentatehon kasvattamiselle.
Nanovärähtelijät ovat uuden tyyppisiä mikro- tai optisia laitteita, jotka hyödyntävät nanokokoisia fysikaalisia ilmiöitä korkeataajuisten sähkömagneettisten aaltojen tuottamiseen. Erityisesti spin-transfer-torque (STNO) -nanovärähtelijät, jotka hyödyntävät spin-hall-ilmiötä magneettisen momentin värähtelyn ohjaamiseen, ovat olleet laajalti tutkittuja.
Tutkimuksen toteuttivat yhdessä Göteborgin yliopisto, Intian teknologiainstituutti Bhubaneshwarissa ja Japanin Tōhokun yliopisto. Tulokset julkaistiin arvostetussa Nature Nanotechnology -julkaisussa. Verkon värähtelijät ovat kooltaan vain 10–20 nanometriä, ja ne päätyivät itsestään synkroniseen tilaan alle 45 nanosekunnissa.
Mittausten mukaan 100 värähtelijän synkronointi vei 10 nanosekuntia, kun taas 105 000 värähtelijän suuruusluokassa aika kasvoi vain noin 45 nanosekuntiin. Tämä edustaa lähes tuhannen kertaisen laajennuksen aiempiin vastaaviin spin-elektroniikkajärjestelmiin verrattuna, joiden suurin esitelty järjestelmäkoko oli aiemmin 64 värähtelijää.
Tällaisia synkronisoituja kiekejä on ehdotettu laitteistoalustoiksi esimerkiksi Ising-koneille ja reservoir-laskentaan, ja niiden toimintataajuus voi yltää kymmeniin gigahertseihin. Tekoälyn kasvava laskentatarve ja perinteisen piilastin rajoitukset tekevät uusien, tehokkaampien ratkaisujen kehittämisestä tärkeää.