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自旋波导网络的概念艺术示意图（底部为天线及网络结构，右上角为离子束，左上角为自旋波）。图片来源：罗伯特・施密特（布拉奇奇研究团队）
科研人员研发出一种全新方法，可支撑大型网络高效处理未来的高阶信息需求。
人工智能应用的日益普及正给全球能源系统带来巨大压力，这也推动科研界加速寻找能效更高的硬件，以适配人工智能技术的发展。目前，一种颇受关注的创新方案是利用 “自旋波” 实现信息的传输与处理。
在德国明斯特大学物理学家鲁道夫・布拉奇奇教授的牵头下，明斯特大学与海德堡大学的联合研究团队开发出一种自旋波导制备新技术，能让自旋波的传输距离较以往实现大幅突破。
借助该技术，团队成功搭建了迄今规模最大的自旋波导网络。除了在规模上取得突破，研究人员还实现了对网络内部自旋波传播行为的精准调控，能够灵活调整自旋波的波长，以及其在特定边界处的反射特性。相关研究成果已发表于《自然・材料》期刊。
解析自旋波与磁学特性电子自旋是一种量子力学物理量，也可被定义为电子的内禀角动量。某一材料内部大量电子自旋的排列状态，决定了该材料的磁学属性。若通过天线向磁性材料施加交变电流，使其产生变化的磁场，材料内部的电子自旋便会激发形成自旋波。
目前，自旋波已被用于制备各类基础元器件，例如可将二进制输入信号转化为二进制输出信号的逻辑门，或是能从多路输入信号中择一输出的多路复用器。但在此之前，这些元器件始终未能实现互联，无法构成更大规模的电路系统。
鲁道夫・布拉奇奇解释道：“类似电子学领域的大型自旋波导网络迟迟未能落地，部分原因在于连接各开关元件的波导中，自旋波会出现严重衰减 —— 尤其是当波导宽度小于 1 微米、处于纳米尺度时，衰减问题会更为显著。”
该研究团队选用了目前已知自旋波衰减率最低的材料 ——钇铁石榴石（YIG）。他们通过硅离子束，在 110 纳米厚的钇铁石榴石磁性薄膜上刻制出独立的自旋波导，最终构建出一个包含 198 个节点的大型自旋波导网络。这种新方法能够灵活且可重复地制备出高质量的复杂自旋波导结构。
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