Read Time:3 Minute, 25 Second

Peneliti MIT (Massachusetts Institute of Technology) Amerika Serikat (AS), telah merancang desain sirkuit baru yang memungkinkan kontrol komputasi yang tepat dengan gelombang magnet – tanpa listrik yang dibutuhkan.

Kemajuan mengambil langkah menuju perangkat berbasis magnetik praktis, yang memiliki potensi untuk menghitung jauh lebih efisien daripada elektronik.

Komputer klasik bergantung pada sejumlah besar listrik untuk komputasi dan penyimpanan data, dan menghasilkan banyak panas yang terbuang.

Dalam mencari alternatif yang lebih efisien, para peneliti telah mulai merancang perangkat “spintronic” berbasis magnet, yang menggunakan listrik yang relatif sedikit dan secara praktis tidak menghasilkan panas.

Perangkat spintronic memanfaatkan “gelombang spin” – properti kuantum elektron – dalam bahan magnetik dengan struktur kisi. Pendekatan ini melibatkan modulasi sifat gelombang spin untuk menghasilkan beberapa keluaran terukur yang dapat dikorelasikan dengan perhitungan.

Sampai sekarang, seperti dilansir situs sciencedaily.com (28/11/2019), memodulasi gelombang spin memerlukan arus listrik yang disuntikkan menggunakan komponen besar yang dapat menyebabkan kebisingan sinyal dan secara efektif meniadakan setiap keuntungan kinerja yang melekat.

Para peneliti MIT mengembangkan arsitektur sirkuit yang hanya menggunakan dinding domain nanometer-lebar dalam nanofilm berlapis bahan magnetik untuk memodulasi gelombang spin yang lewat, tanpa komponen tambahan atau arus listrik.

Pada gilirannya, gelombang putar dapat disetel untuk mengontrol lokasi dinding, sesuai kebutuhan. Ini memberikan kontrol yang tepat dari dua keadaan gelombang spin yang berubah, yang sesuai dengan 1s dan 0s yang digunakan dalam komputasi klasik.

Di masa depan, pasang gelombang spin dapat dimasukkan ke dalam sirkuit melalui saluran ganda, dimodulasi untuk sifat yang berbeda, dan digabungkan untuk menghasilkan beberapa interferensi kuantum yang terukur – mirip dengan bagaimana interferensi gelombang foton digunakan untuk komputasi kuantum.

Para peneliti berhipotesis bahwa perangkat spintronic berbasis interferensi seperti itu, seperti komputer kuantum, dapat melakukan tugas yang sangat rumit yang dihadapi komputer konvensional.

“Orang-orang mulai mencari komputasi di luar silikon. Gelombang komputasi adalah alternatif yang menjanjikan,” kata Profesor Luqiao Liu, dari Departemen Teknik Elektro dan Ilmu Komputer (EECS) dan peneliti utama dari Spintronic Material and Device Group dalam Penelitian. Laboratorium Elektronika.

“Dengan menggunakan dinding domain sempit ini, kita dapat memodulasi gelombang spin dan membuat dua keadaan terpisah ini, tanpa biaya energi nyata. Kami hanya mengandalkan gelombang spin dan bahan magnetik intrinsik.”

Gelombang spin adalah riak energi dengan panjang gelombang kecil. Potongan gelombang spin, yang pada dasarnya adalah putaran kolektif banyak elektron, disebut magnon. Sementara magnon bukan partikel sejati, seperti elektron individu, mereka dapat diukur dengan cara yang sama untuk aplikasi komputasi.

Dalam karya mereka, para peneliti menggunakan “dinding domain magnetik” yang disesuaikan, penghalang berukuran nanometer antara dua struktur magnetik yang berdekatan.

Mereka melapisi pola nanofilm nikel kobalt / nikel – masing-masing setebal beberapa atom – dengan sifat magnetik tertentu yang diinginkan yang dapat menangani volume gelombang spin yang tinggi. Kemudian mereka menempatkan dinding di tengah bahan magnetik dengan struktur kisi khusus, dan memasukkan sistem ke dalam sebuah rangkaian.

Di satu sisi rangkaian, para peneliti bersemangat memutar gelombang konstan dalam materi. Ketika gelombang melewati dinding, magnonnya segera berputar ke arah yang berlawanan: Magnon di wilayah pertama berputar ke utara, sedangkan yang di wilayah kedua – melewati dinding – berputar ke selatan.

Hal ini menyebabkan perubahan dramatis dalam fase (sudut) gelombang dan sedikit penurunan besarnya (daya).

Dalam percobaan, para peneliti menempatkan antena terpisah di sisi berlawanan dari rangkaian, yang mendeteksi dan mentransmisikan sinyal keluaran.

Hasil menunjukkan bahwa, pada kondisi keluarannya, fase gelombang input terbalik 180 derajat. Besarnya gelombang – diukur dari puncak tertinggi ke terendah – juga menurun dengan jumlah yang signifikan.

Kemudian, para peneliti menemukan interaksi timbal balik antara gelombang spin dan dinding domain yang memungkinkan mereka untuk beralih antara dua negara secara efisien. Tanpa dinding domain, sirkuit akan secara magnetis seragam; dengan dinding domain, sirkuit memiliki gelombang modulasi yang terbelah.

Dengan mengendalikan gelombang spin, mereka menemukan bahwa mereka dapat mengontrol posisi dinding domain. Ini bergantung pada fenomena yang disebut, “torsi transfer-spin”, yaitu ketika elektron-elektron pemintalan pada dasarnya menyentak bahan magnetik untuk membalikkan orientasi magnetiknya.

Dalam karya para peneliti, mereka meningkatkan kekuatan gelombang spin yang disuntikkan untuk menginduksi spin tertentu dari magnon. Ini sebenarnya menarik dinding ke arah sumber gelombang yang dikuatkan.

Dengan melakukan hal itu, dinding menjadi macet di bawah antena – secara efektif membuatnya tidak dapat memodulasi gelombang dan memastikan magnetisasi yang seragam dalam keadaan ini. (sgh)

Happy
Happy
0 %
Sad
Sad
0 %
Excited
Excited
0 %
Sleepy
Sleepy
0 %
Angry
Angry
0 %
Surprise
Surprise
0 %
Suasana perbelanjaan di Korea Previous post Dampak Ekonomi Global, Konsumsi Pakaian Turun Drastis 2019
Pemeriksaan tekanan darah Next post Catat, Hipertensi Penyebab Utama Stroke di Indonesia