Tusentals nanovågledare synkroniserade på under 45 nanosekunder

En forskargrupp har experimentellt bevisat att världens största synkroniserade nätverk av magnetiska vågledare i nanostorlek kan synkronisera 105 000 nanovågledare på endast 45 nanosekunder. Denna teknik öppnar för nya möjligheter att öka beräkningskapaciteten för artificiell intelligens.

Nanovågledare är en ny typ av mikrovågs- eller optiska enheter som använder fysikaliska effekter i nanostorlek för att generera högfrekventa elektromagnetiska vågor. Särskilt spin-transfer-torque (STNO) nanovågledare, som använder spin-hall-effekten för att driva magnetisk momentoscillation, har varit föremål för omfattande forskning.

Forskningen genomfördes i samarbete mellan Göteborgs universitet, Indian Institute of Technology Bhubaneswar och Tohoku University i Japan. Resultaten publicerades i den vetenskapliga tidskriften Nature Nanotechnology. Vågledarna i nätverket är endast 10–20 nanometer breda och uppnådde spontant ett synkroniserat tillstånd på under 45 nanosekunder.

Mätningar visade att synkroniseringen av 100 vågledare tog 10 nanosekunder, medan tiden för 105 000 vågledare endast ökade till cirka 45 nanosekunder. Detta representerar en nästan tusenfaldig ökning jämfört med tidigare koherenta spintroniska system, där den största tidigare demonstrerade systemstorleken var 64 vågledare.

Sådana synkroniserade uppställningar har föreslagits som hårdvaruplattformar för exempelvis Ising-maskiner och reservoarberäkning, med en driftsfrekvens som kan nå tiotals gigahertz. Den ökande beräkningskraftsbehovet för artificiell intelligens och begränsningarna hos traditionell kiselbaserad hårdvara gör utvecklingen av nya, mer effektiva lösningar avgörande.